X100抗大变形管线钢焊接热影响区的显微组织与冲击功

采用部分再结晶区加速冷却的方法获得了X100抗大变形管线钢,利用焊接热模拟技术制备了不同热影响区试样并研究了其冲击功和显微组织。结果表明:X100抗大变形管线钢具有较强的极限应变能力,其组织为粒状贝氏体和多边形铁素体;模拟热影响区试样的冲击功随热循环峰值温度的升高而下降,当峰值温度为1 300℃时,冲击功为247.9J,比母材的降低了17.3%,冲击断裂方式也从韧性断裂转为解理断裂;热循环峰值温度升高使热影响区组织发生再结晶,并且晶粒粗化,降低了其韧性。     

9%Ni钢焊接粗晶区的韧化因素

采用热模拟技术,利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜等现代物理测试手段,研究晶粒尺寸、残余奥氏体和M-A组元等因素对液化天然气储罐用9%Ni钢焊接粗晶区低温韧性的影响.研究结果表明,经历焊接热循环后,焊接粗晶区的韧性与母材相比有显著的下降.在焊接粗晶区中,临界粗晶区是9%Ni钢低温下主要的局部脆性区.残余奥氏体数量的变化不是韧性变化的决定因素;晶粒尺寸增加,低温韧性显著下降;M-A组元的尺寸越大、含碳量越高、数量越多,则越不利于材料的韧性.根据分析结果得出,为改善9%Ni焊接粗晶区的低温韧性、防止焊接接头发生脆性断裂,现场焊接时应采用较小的焊接热输入配合较高的层间温度来控制晶粒尺寸和显微组织.     

热输入对激光焊接800MPa级微合金化碳锰钢接头显微组织和力学性能的影响

在不同热输入(1.27,1.52,1.90kJ·cm-1)下对800MPa级微合金化碳锰钢板进行了激光对接焊,研究了热输入对焊接接头显微组织、室温拉伸性能和-40℃冲击性能的影响。结果表明:热输入对焊接接头显微组织的影响很小,3种热输入下焊缝区和热影响区粗晶区的显微组织均为板条马氏体,热影响区细晶区的为细晶铁素体及其晶界处的马氏体-奥氏体(M-A)组元,混晶区的为尺寸不等的铁素体和M-A组元;随着热输入的增加,热影响区粗晶区的晶粒尺寸增大,细晶区的变化较小;热输入对焊接接头拉伸性能的影响很小,拉伸断裂位置均位于母材中;随着热输入的增加,焊缝区冲击功先增大后降低,当热输入为1.52kJ·cm-1时达到最大,冲击断口都为韧性断口。     

X100管线钢焊接接头的显微组织和性能

利用光学显微镜、拉伸试验机、冲击试验机及维氏硬度计等对X100管线钢埋弧焊焊接接头的组织及性能进行了研究。结果表明:X100管线钢焊接接头粗晶区组织为粗大的先共析铁素体和粒状贝氏体,细晶区主要为细小的铁素体,不完全重结晶区为细晶铁素体、粗晶针状铁素体和粒状贝氏体混合组织;接头的抗拉强度平均值为576MPa,达到母材的80%,拉伸试样断裂于焊缝处;接头焊缝、热影响区的冲击功分别为198J和259J;焊缝区最高硬度为316HV,在临界温度热影响区(ICHAZ)和亚临界温度热影响区(SCHAZ)之间存在软化现象。     

管线钢焊接局部脆化区断裂行为的研究

用缺口拉伸和冲击试验,研究了管线钢多道焊的临界粗晶热影响区的断裂行为,观察结果表明,管线钢在断裂过程中,存在夹杂物形核、铁素体与M-A组元界面形核和M-A组元内部形核三种方式,奥氏体晶界、贝氏体板条束界可改变裂纹扩展方向,M-A组元对裂纹扩展没有阻止作用。在试验观察的基础上,对试验钢临界粗晶热影响区的断裂模式进行了描述。     

X80管线钢焊接热影响区的韧性

采用物理模拟技术以及显微分析方法对X80管线钢管焊接热影响区的组织性能变化规律进行了研究,分析了焊接热影响区性能恶化的原因,寻找了焊接接头韧性最薄弱的区域.结果表明:临界粗晶热影响区是X80管线钢管焊接热影响区韧性较差的脆化区域;当焊接二次热循环峰值温度处于(α γ)两相区时,形成的M-A组元的含量、尺寸、硬度较高,是引起X80管线钢局部脆化的主要组织因素.     

油气管线钢焊接局部脆化及断裂机理的研究

采用焊接热模拟方法和现代物理测试技术研究了管线钢焊接热影响区的韧性变化规律。结果表明,多道焊中,当二次热循环峰值温度处于(α+γ)临界区时,管线钢HAZ的韧性最低,表现为临界粗晶区局部脆化。拉伸试验和冲击试验结果表明,管线钢临界粗晶热影响区在断裂过程中,存在夹杂物形核、铁素体与M—A组元界面形核和M—A组元内部形核三种方式。M—A组元对裂纹扩展没有阻止作用。     

ASTM 4130钢的局部脆化研究

利用焊接热模拟试验以及金相和透射电镜技术研究了中碳调质钢ASTM 4130钢的组织转变与冲击性能的关系。结果表明,一次热循环的粗晶区和二次热循环的临界粗晶区是调质态ASTM 4130钢焊接热影响区的2个局部脆化区,相对母材韧性损失分别达94.5%和96.6%。粗晶区脆化的主要原因是大量上贝氏体和未回火马氏体的生成以及晶粒粗大;沿晶分布的"项链"状M-A组元和块状铁素体的存在是临界粗晶区脆化的主要组织因素。     

不同t_(8/5)条件下NM400耐磨钢焊接热影响区的组织及性能

利用Gleeble-3500型热模拟试验机,对NM400耐磨钢在不同热循环条件下进行焊接热模拟试验,研究了从800℃至500℃的冷却时间t8/5对焊接热影响区粗晶区和临界粗晶区组织及性能的影响。结果表明:单次热循环时,随着t8/5的增大,粗晶区硬度逐渐下降,而-20℃冲击吸收功先增加后下降;t8/5为10 s时,粗晶区冲击吸收功最高(64 J),这是因为形成了板条马氏体和下贝氏体的混合组织,且马氏体发生了自回火;二次热循环时,随着t8/5的增大,临界粗晶区硬度和冲击吸收功下降,且均低于单次热循环粗晶区的,这是由于不完全重结晶形成了粒状贝氏体和粗大上贝氏体组织;此钢焊接时,t8/5应控制在10 s左右。     

10Ni5CrMoV钢MAG焊接接头的显微组织与力学性能

采用MAG(熔化极活性气体保护焊)对25mm厚10Ni5CrMoV钢进行了焊接,观察了接头显微组织与冲击断口形貌,并对其硬度、冲击性能和拉伸性能进行了研究。结果表明:接头焊缝区组织主要为板条马氏体/贝氏体+粒状贝氏体,且存在较多的沿奥氏体晶界分布的M-A组元,硬度接近于母材,冲击韧性较低,-50℃时的平均冲击功为42J;随着距焊缝中心距离的增大,热影响区组织依次为淬火马氏体、板条马氏体/贝氏体+铁素体+粒状贝氏体,且临界区碳化物积聚并长大,硬度先升高后降低,最低硬度为286.4HV,冲击韧性较高,-50℃时的平均冲击功为188J;焊接接头的平均抗拉强度达到920 MPa,拉伸试样的断裂位置均在母材;M-A组元及碳化物是影响接头性能的主要因素。     

超低碳微合金管线钢焊接接头的组织与冲击性能

利用光学显微镜、冲击试验机及扫描电镜等对超低碳微合金管线钢焊接接头的组织及冲击性能的进行了研究。结果表明:超低碳微合金管线钢母材组织主要由粒状贝氏体和贝氏体铁素体组成,接头的粗晶热影响区组织为贝氏体铁素体、粒状贝氏体和少量的多边形铁素体及细小的M-A岛,且晶粒粗大,焊缝中的针状铁素体以钛、铝、硅、锰的复合氧化物诱发形核,并以筐篮的编织结构相互交错分布;在-10℃时此接头的冲击功可达178 J,表现为韧性断裂。     

Nb微合金低碳钢表层超细晶中厚板的研制

应用中间坯加速冷却-轧制-轧后加速冷却工艺轧制的10mm表层超细晶(1～5 μm)Nb微合金高强度钢板,超细晶层厚度为0.5～2.0 mm,其屈服强度达到640 MPa,抗拉强度740 MPa,伸长率达到27%,-40℃冲击吸收功大于130 J.利用光学电镜、扫描电镜和透射电镜观察分析组织,得到如下结论:铁素体晶粒超细化的机制是过冷奥氏体应变诱导铁素体相变,先共析和应变诱导的铁素体动态再结晶;强化机制为细晶强化,Nb析出物的弥散析出强化,位错及亚结构强化;在实施中间坯加速冷却前通过再结晶区轧制得到细化的奥氏体晶粒,或未再结晶区轧制获得形变奥氏体晶粒,或在中间坯加速冷却后增大轧制压缩比,和降低轧后加速冷却的终冷温度均有利于获得表层超细晶粒,同时增大整个厚向超细晶粒比例.     

热循环对13MnNiMoR钢焊接热影响区显微组织和韧性的影响

通过系列焊接热模拟试验,研究了焊接热输入和焊接峰值温度对13MnNiMoR钢焊接热影响区显微组织和冲击韧性的影响。结果表明:随着焊接热输入的增加,试验钢粗晶热影响区(CGHAZ)组织中粒状贝氏体的含量增加,贝氏体铁素体板条尺寸增大,冲击韧性降低;随着焊接峰值温度的降低,热影响区的组织和韧性呈现明显变化,其中当峰值温度处于γ+α两相区(800℃)时,临界热影响区(ICHAZ)组织中形成多边形铁素体+大量的马氏体/奥氏体(M/A)组元,严重恶化了冲击韧性,成为整个热影响区中最薄弱的区域。     

不同焊接工艺下FB780钢焊接接头热影响区的显微组织和冲击韧性

用Gleeble-3500型热模拟试验机模拟单道次焊接条件下FB780钢焊接接头热影响区(HAZ)的热循环过程,研究了在不同焊接峰值温度及不同t8/5(由800℃冷却到500℃的时间)下HAZ的显微组织,并测试了不同焊接条件下HAZ的显微硬度和冲击韧性。结果表明:在t8/5相同的条件下,随着峰值温度的升高,HAZ组织粗化;当峰值温度一定时,随着t8/5的增加,铁素体板条变宽并逐渐融合,M/A组元粗化,粗大铁素体晶粒与细小准多边形铁素体晶粒混合,组织的均匀性恶化;在相同的峰值温度条件下,HAZ的硬度和冲击功均随着t8/5的增加而降低;在峰值温度为1 175℃,t8/5为6s条件下,HAZ的低温(-20℃)冲击断口形貌为韧窝花样,韧窝尺寸较大,HAZ的低温韧性与母材的相匹配,同时硬度较高,该工艺为最佳的单道次焊接工艺。     

X80管线钢焊接二次热循环粗晶区的韧性和显微组织研究

利用热模拟技术，采用光学、透射电镜和冲击韧度、裂纹尖端张开位移（CTOD）试验研究了X80管线钢在（多道焊接）二次热循环过程中粗晶区的韧性与显微组织的关系。结果表明：当二次峰值温度处于（α＋γ）两相区温度范围时，再热粗晶区的韧性最低，具有明显的临界粗晶区局部脆化倾向，引起临界粗晶区局部脆化的主要原因是形成了粗大的岛状组织。     

EH40船板钢大热输入埋弧焊接头韧化机理研究

对EH40船板钢进行大热输入(103 kJ/cm)埋弧焊接,通过拉伸、冲击试验,利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射技术分析焊接接头的组织和力学性能。结果表明,焊缝金属组织为大量针状铁素体、少量先共析铁素体和少量M-A组元。大量晶内针状铁素体的生成分割了原奥氏体晶粒,焊缝有效晶粒尺寸为3.2μm。焊缝分析区域内大角度晶界比例为78.6%,大角度晶界主要分布在50°～60°,对焊缝冲击韧度非常有利。M-A组元尺寸较小,数量较少且均匀分布,不会对焊缝金属的韧性产生不利影响。焊接热影响区粗晶区的组织为贝氏体、针状铁素体和先共析铁素体。高熔点颗粒状析出相(TiO、Al2O3、MgO、TiN)的存在抑制粗晶区晶粒的长大,促进针状铁素体的形成,改善了该区域的冲击性能。力学性能试验结果表明焊接接头的强度高于母材,强韧性匹配良好,与组织分析结果一致。     

热输入对09MnNiDR钢焊接热影响区粗晶区组织和韧性的影响

采用Gleeble-3800型热模拟机对09 MnNiDR钢进行热模拟试验以制备不同热输入下的焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)试样,研究了热输入对试样显微组织、硬度和冲击韧性的影响.结果表明:随着热输入的增加,CGHAZ试样的显微组织从板条贝氏体+粒状贝氏体转变为粒状贝氏体+块状铁素体,硬度逐渐降低;不同热输入下CGHAZ试样的-70℃冲击吸收能量最高只有31 J,不满足技术要求,粒状贝氏体组织是导致韧性恶化的主要原因;随着热输入的增加,CGHAZ试样中原始奥氏体晶粒尺寸先减小后增大,导致试样-70℃冲击吸收能量先增大后减小.     

X80管线钢焊接粗晶区晶粒长大的动力学模型

采用热模拟技术研究了X80管线钢在不同焊接热循环条件下晶粒及第二相粒子的变化。结果表明：焊接粗晶区奥氏体晶粒尺寸分布均匀，平均为30～40μm，且当第二相粒子尺寸小、数量多时由于其对原始奥氏体晶界钉扎力大，所得晶粒尺寸较小。并以试验数据为基础，通过引入晶粒长大阈值，考虑了第二相粒子对奥氏体晶界钉扎作用的影响，建立了X80管线钢焊接粗晶区奥氏体晶粒长大的动力学方程。     

焊后热处理对15CrMoR(H)钢焊条电弧焊焊接头组织与性能的影响

以15CrMoR(H)耐热钢为研究对象,采用R307G焊条多道多层焊,分析了焊后热处理前后焊接热影响各分区的组织转变,并对焊接接头进行冲击试验及硬度检测。结果表明,焊后热处理前热影响区粗晶区为上贝氏体+马氏体组织,临界粗晶区在原奥氏体晶界生成链状脆性组织,导致其局部微区硬度偏高,冲击吸收能量较低,裂纹扩展区呈准解理断裂;焊后热处理后粗晶区为回火索氏体组织,临界粗晶区为晶粒内部的回火索氏体及晶界附近的链状高温回火组织,焊接接头整体硬度分布均匀,热影响区冲击吸收能量较高,断口形貌呈韧窝状的韧性断裂。     

医疗器械用高氮不锈钢中厚板钨极氩弧焊接接头的组织与性能

采用钨极氩弧焊对7 mm厚的高氮不锈钢板进行了焊接,研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明:焊缝区和热影响区组织为奥氏体和δ-铁素体,当2%氮气加入保护气体时,焊缝强度明显提高,抗拉强度达到865 MPa,与母材(抗拉强度875 MPa)相当,且焊缝韧性也可获得提高;整个焊接接头具有良好的低温冲击韧性,-40℃时,焊缝区的冲击吸收功为70 J,熔合线附近的冲击吸收功为55 J,热影响区的冲击吸收功为60 J。