TC4钛合金电子束焊接接头高温性能与组织

通过高温拉伸试验、高温持久拉伸试验以及金相分析对TC4钛合金电子束焊接接头的显微组织和高温性能进行了研究.结果表明,用电子束焊接TC4钛合金可获得高温性能良好的焊接接头,其焊接接头的高温抗拉强度为630 MPa,与母材相当.高温持久拉伸时焊接接头在400 ℃下100 h的持久强度大于600 MPa,不低于TC4钛合金母材同等条件下的持久强度.TC4钛合金母材室温下的组织为典型的轧制状态组织,即拉长了的针状α β组织,焊缝组织是由原始β相转变而成的α'相,即针状马氏体.经高温拉伸和高温持久拉伸后焊缝晶粒均明显长大,但其晶粒的长大程度与高温持续时间无关.     

马弗管用BSTMUF601合金厚板焊接接头的组织特征与力学性能

对马弗管用BSTMUF601厚板焊接接头进行了金相组织分析、高温拉伸性能和硬度测试,研究了焊接接头组织特性与力学性能对材料使用性能的影响。结果表明,焊缝区为连续冷却的铸态组织,晶粒尺寸较小,晶界比较平直,晶粒表面以柱状晶的形式向焊缝中心生长,组织特征良好;热影响区受焊接热循环与温度梯度的影响,晶粒长大,性能有所下降;焊缝材料强度、硬度均大于母材区。焊缝区材料组织特征与力学性能整体优于母体材料,能够保证马弗管在高温服役环境下的可靠性。     

1Cr12Ni3MoVN钢TIG焊接接头的组织与高温性能

1Cr12Ni3Mo VN(S/SJ2)钢是一种含有12%Cr的低碳马氏体不锈钢,在航空发动机中广泛使用。本文对1Cr12Ni3Mo VN钢板材TIG焊接试样进行了高温瞬时拉伸试验、高温持久拉伸试验以及组织分析,研究了焊接接头的显微组织和高温性能。结果表明:拉伸试验时断裂均发生在热影响区的回火区。用TIG焊接1Cr12Ni3Mo VN钢能获得高温性能良好的焊接接头,其焊接接头的高温抗拉强度为766.7 MPa,与母材相当。高温持久拉伸时焊接接头在500℃、负载400 MPa条件下,蠕变寿命为240.71 h,与1Cr12Ni3Mo VN钢母材在同等条件下的蠕变寿命248.56 h相当。母材与焊接接头高温瞬时拉伸试样、高温持久拉伸试样的断口形貌均为浅韧窝形。室温下母材组织为具有良好综合力学性能的回火索氏体,焊缝组织为铸态的板条马氏体。高温瞬时拉伸及高温持久拉伸后焊缝马氏体组织明显长大,但随高温时间的变长组织长大趋缓,其长大程度变化不明显。     

A286合金激光焊接接头的组织与高温持久性能

对A286合金板材进行了激光焊接和固溶时效处理,对比研究了激光焊接和固溶时效对合金焊接接头组织及高温持久性能的影响。结果表明,A286合金500℃高温持久性能高低顺序为激光焊接+固溶时效>母材>激光焊接。A286合金母材、激光焊接件和激光焊接+固溶时效件持久拉伸后均未出现晶粒明显拉长和明显持久蠕变。激光焊接件的焊缝呈明显枝晶组织,热影响区为等轴晶组织,焊缝与热影响区的过渡区窄,使焊缝和热影响区成为持久性能薄弱区域。固溶时效可降低偏析、消除残余应力,使焊缝与热影响区的过渡区变宽。激光焊接件高温持久断裂的断口韧窝浅,且存在解理面,而激光焊接+固溶时效件的断口韧窝均匀细小,呈现微孔聚集型断裂特征。从提高激光焊接件高温持久性能考虑,激光焊接后应进行固溶时效处理,改善焊接接头组织。     

高温长时服役HR3C钢焊接接头的组织与性能

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪以及拉伸和弯曲试验研究了高温服役4.2万小时超超临界机组用HR3C钢焊接接头的微观组织和力学性能。研究结果表明,高温长时服役后HR3C钢焊缝金属中形成了大量条状和颗粒状M₂₃C₆析出相,焊接热影响区奥氏体晶粒长大,在晶界附近形成了板状M₂₃C₆相。拉伸和弯曲试验结果表明HR3C钢焊接接头高温服役后表现出明显的时效脆化倾向。     

钽薄壁管GTA焊接接头晶粒细化机理

为了得到性能良好的纯钽焊接接头,并对Ta的晶粒大小进行控制,测得了纯钽晶粒长大的温度区间,并采用厚度为0.56mm的Ta1在钨极氦弧焊条件下,进行了钽薄板对接焊以及钽薄壁管的焊接试验,讨论了压力对纯钽金属焊缝凝固结晶的影响.利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)对纯钽焊接接头组织进行分析,结果表明,纯钽晶粒长大的温度区间为1 150～1 300℃;在钽薄壁管辊压成形条件下,焊接接头晶粒明显细化,其最大晶粒尺寸约为平板对接焊条件下的一半;钽薄壁管在焊接过程中受滚轮压力作用,使焊缝结晶形核数、成核速度增加,在钽金属内部形成大量位错,位错的增殖和交互作用,降低了晶界表面能,同时造成生长中的晶粒破碎,使焊缝以及热影响区晶粒细化.     

P91耐热钢焊接接头服役组织与性能研究

P91耐热钢在超超临界电站锅炉的应用越来越广泛。采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计、高温拉伸试验机等设备对不同服役年限的P91耐热钢焊接接头的微观组织及性能进行测试与分析。试验结果显示,随服役年限增加,接头各区晶粒尺寸逐渐长大,析出相逐渐粗化并向晶界聚集,析出相数量先增大再减小;焊缝区显微硬度逐渐下降,焊接接头高温抗拉强度逐渐减小,均断裂于母材,焊接接头性能满足要求。     

连续管对接焊用冷却装置研制

针对连续管管-管对接焊中,由于焊接热过程对焊缝区域的热作用,所导致焊缝组织晶粒长大而使焊接接头性能下降的问题,研制了连续管对接焊用冷却装置。该装置由冷却块、水泵、流量调节装置、温度测控装置、以及连接管线和供回水装置等组成,实现了连续管焊接接头的加速冷却。结果表明:该装置减小了焊接热影响区的宽度,降低了高温停留时间,减缓了晶粒长大倾向,焊接接头性能改善明显。     

镁合金TIG焊过程热输入对接头组织的影响

以AZ31镁合金为研究对象,分析了不同焊接热输入对TIG焊接头微观组织的影响.结果表明,当热输入较大时,熔池液态金属的高温停留时间过长,冷却速度慢,焊接接头的过热问题较为严重,从而造成焊缝金属的组织晶粒长大,热影响区的宽度明显变大;而热影响区的粗大晶粒,降低了接头的性能,是接头断裂的危险区.     

T91/TP347H异种钢焊接接头的蠕变性能和微观组织及硬度

为探究服役对T91/TP347H异种钢焊接接头力学性能的影响,在620 ℃不同应力水平下,对T91/TP347H异种钢焊接接头进行了高温蠕变试验,分析其蠕变行为,并采用扫描电镜、光学显微镜和显微硬度计对T91/TP347H异种钢焊接接头服役前后的断口形貌、显微组织和显微硬度进行了研究。结果表明,高应力水平下,焊接接头失效更快,且断口更加粗糙并带有大的韧窝;相较于原始态,服役1×105 h后的焊接接头T91侧出现沉淀物粗化,晶界加宽,容易产生应力集中现象,使得材料产生沿晶界脆性断裂倾向;服役过后,T91侧出现软化现象,而TP347H侧和焊缝有强化现象,焊缝硬度显著增加,且焊接接头的T91侧硬度平均值均大于TP347H侧。文中基于宏观力学试验、微观组织观测和显微硬度测试,分析了服役前后T91/TP347H异种钢焊接接头的变化。 创新点： (1)从宏观力学试验、断口形貌以及金相分析多个角度,分析T91/TP347H异种钢焊接接头蠕变性能以及服役对母材、热影响区、焊缝区微观组织变化的影响。 (2)基于显微硬度测试,分析服役前后T91/TP347H异种钢焊接接头母材及焊缝区的硬度变化,服役对焊缝及TP347热影响区起硬化作用。     

电站锅炉用HR3C新型奥氏体耐热钢的激光焊接

超(超)临界电站锅炉用新型铁素体、奥氏体耐热钢对传统焊接技术提出了挑战.激光焊接技术作为一种可靠高效的先进焊接方法,为此类钢的焊接提供了经济可行的解决办法.采用窄间隙激光填丝焊接技术,研究了10 mm厚HR3C新型奥氏体耐热钢管的激光焊接性,并对接头显微组织及高温持久强度进行了分析.试验采用3 500 W Slab CO2激光器,填充焊丝为T-HR3C.结果表明,通过优化激光焊接工艺参数,可以获得X射线探伤和渗透检验合格的焊接接头;焊缝具有明显的沿中心对称形态,以细小的柱状晶为主,混夹着少量细小的等轴晶;热影响区晶粒没有明显长大,焊缝与母材的显微硬度相当,没有明显的软化区;焊态下的激光焊接接头高温持久强度较固溶处理的热丝TIG焊接头有明显提高.     

高速列车关键部件材料服役后焊接接头裂纹扩展性能研究

文中对服役480万km后高速列车关键结构部件SMA490BW钢焊接接头的残余应力水平、微观组织及各项基本力学性能与疲劳裂纹扩展行为进行了研究。结果表明,服役前后的残余应力均为压应力,服役后的残余应力水平呈增大趋势,在测试区域大部分测点的应力分布在-100～-300 MPa之间;焊缝区的晶粒最大,母材的晶粒最小;焊缝区和热影响区的硬度均高于母材的,焊接接头抗拉强度为531 MPa,母材的抗拉强度为547 MPa;所有试样的弯曲试验结果均合格,试样未出现裂纹;疲劳裂纹扩展速率从大到小依次为焊缝、热影响区、母材,造成这种差异的原因是焊缝区晶粒较大,导致应力集中程度较大,因此抗疲劳裂纹扩展的能力越差,微观组织结构的差异是导致接头不同区域抗疲劳裂纹扩展能力不同的主要原因。     

TC4钛合金激光对接接头超塑变形显微组织研究

通过高温拉伸试验研究TC4钛合金激光对接接头超塑性变形,用金相显微镜观察了超塑性变形前后母材及焊缝显微组织,并测量了变形前后焊缝截面的显微硬度。结果表明:激光焊接接头能够承受高温拉伸,随着变形温度的提高或应变速率的降低,母材晶粒发生一定程度的长大,β与α两相比增加。在高温超塑性变形作用下,焊缝的针状组织增厚成为片层状,并发生局部区域球化。激光焊接接头性能优良,超塑性变形后焊缝截面显微硬度约380HV。     

含铒铝合金激光焊接接头组织与性能研究

对含铒铝镁合金冷轧板进行了激光焊接,分析了接头的各区域的微观组织和力学性能,探讨了铒对焊缝及热影响区组织与性能的影响。结果表明:由于稀土元素Er的加入,使焊缝中心晶粒尺寸减小到30μm左右;熔合线附近出现"细晶层";热影响区晶粒未见明显长大;焊接接头焊缝截面的显微硬度呈W形分布;Er对焊接接头的抗拉强度提高并不明显,接头抗拉强度为母材的70%。     

阀门进汽接管窄间隙热丝TIG焊接接头组织与性能相关性研究

研究发现,焊缝是由粗晶、细晶等不同尺寸的晶粒组成,组织形貌为回火马氏体,这将会导致焊缝的性能发生波动,其硬度试验表明焊缝中存在不同程度的由于焊缝组织结构引起的波动.高温持久试验后再次进行硬度分析,发现经过高温持久试验后焊缝区硬度比试验前硬度略低,同时热影响区、母材等硬度也存在降低的现象.经分析发现,这与母材及焊缝中析出的碳化物相关,特别是晶界处碳化物的大量析出、聚集导致了接头性能的降低.本文的研究结果可为窄间隙热丝TIG焊过程参数控制及探讨高温服役过程中的失效行为提供依据.利用窄间隙热丝TIG焊对X10CrMoVNb9-1钢汽轮机阀门进汽接管进行多层全位置焊接,对焊接接头各微区组织与性能的相关性展开研究.     

焊接热输入对25Cr35NiNb+微合金炉管焊接接头性能的影响

选用6组焊接热输入对25Cr35NiNb+微合金材质的乙烯裂解炉炉管进行焊接,研究各组焊接热输入对应的焊缝组织和焊接接头高温持久性能。结果表明:在试验温度1 050℃、试验应力25 MPa的条件下,焊接热输入为9 kJ/cm、11 kJ/cm时,高温持久断裂时间分别为132 h、119 h;焊接热输入为6、8、12、16 kJ/cm时,高温持久断裂时间分别为78 h、84 h、105 h、109 h;热输入为9～11 kJ/cm的25Cr35NiNb+微合金炉管焊接接头能够获得较长的高温持久断裂时间。微观组织观察发现,不同的焊接热输入下焊缝金属的微观组织形貌存在明显差异,是造成焊接接头的高温持久性能变化的主要原因。     

氩弧焊电流对1 mm厚Q235薄板焊后变形和残余应力的影响

为了解焊接电流对1 mm厚Q235薄板的焊后变形、残余应力及组织的影响,进行了不同焊接电流的焊接试验。对薄板的焊后变形和残余应力进行了测量,并对焊接接头的组织进行了观察分析。结果表明,随着焊接电流的增加,薄板的变形量减小。在焊缝区,横向应力和纵向应力均为压应力,随着距焊缝中心距离的增加,横向应力和纵向应力变为拉应力;随着焊接电流的增加,焊缝区晶粒增大,过热区和正火区的晶粒更细小。     

一种新型镍基耐蚀合金与625合金异种金属焊接接头的组织和力学性能

对一种新型镍基耐蚀合金X-2#与625合金手工氩弧焊接接头进行拉伸性能和硬度的测试,并结合OM,SEM和EDS分析等手段研究了焊接接头的组织和性能.结果表明,X-2#/625异种金属焊接焊缝重熔区等轴晶组织增多,有利于提高焊缝区强度.X-2#合金一侧熔合区组织过渡良好,而625合金一侧晶界有Nb C和Laves相析出,影响材料的力学性能.热影响区在靠近重熔区附近的晶粒由于受2次热循环的影响,出现晶粒长大现象,而X-2#合金一侧热影响区的热稳定性较好.625合金母材晶粒细小导致其热影响区晶粒长大明显,从而使625合金一侧热影响区的Vickers硬度值降低.X-2#/625焊接接头在室温到700℃下的抗拉强度均低于2侧母材,焊缝区为接头最薄弱环节,断口形貌均为韧窝状的韧性断口.     

焊接电流对TC4钛合金窄间隙TIG焊缝成形及组织的影响

对30 mm厚的TC4钛合金板材进行窄间隙TIG单层填丝焊试验,研究了焊接电流对焊缝成形的影响,分析了焊接接头的显微组织和显微硬度。试验结果表明:随着焊接电流的增加,焊缝熔深、熔宽增加,焊缝表面下凹程度增大,但是焊缝熔宽增加幅度较小;焊缝区晶粒发生严重粗化,主要为粗大的柱状晶,其显微组织均为针状马氏体α'组织;靠近焊缝区侧的热影响区晶粒比靠近母材侧的粗化程度大。焊接接头显微硬度分布相似,焊缝区硬度稍高于母材硬度,并未存在明显的软化区;峰值硬度出现在热影响区,随着焊接电流增加,热影响区峰值硬度降低。     

镀锌钢板激光焊焊接接头组织与性能

采用合理的激光焊接工艺参数对镀锌钢板进行焊接,研究了激光参数对焊接接头组织和性能的影响。结果表明:焊接接头的抗拉强度随着激光功率和焊接速度的增加均呈先增大后减小趋势;焊缝区铁素体组织随着焊接功率的增加长大现象明显,而焊缝区铁素体组织却随着焊接速度的增加而变得细密;焊接接头的焊缝区的硬度均匀,且高出母材很多;焊接接头断口表现出明显的延性断裂特征。