低合金高强钢焊缝熔敷金属强韧化机理

向焊缝熔敷金属过渡微量的Ti-B和稀土元素,可以有效地抑制先共析铁素体的析出,使焊缝获得细小、均匀的针状铁素体组织.从而提高了焊缝的低温冲击韧性.通过透射电镜观察,发现焊缝中合金元素能形成细小、难溶的非金属夹杂物,成为针状铁素体的形核核心;Ti能形成细小、难溶而弥散分布的化合物(TiO)质点,对针状铁素体的形核更为有利.针状铁素体由许多亚结构组成,这相当于进一步细化了晶粒,是提高焊缝熔敷金属低温韧性微观原因.     

稀土氧化钇对高强度钢焊条熔敷金属组织和性能影响

基于Ni-Cr-Mo-V合金体系,研究了稀土氧化钇对800 MPa高强度钢焊条焊缝微观组织和性能的影响.结果表明,Y₂O₃含量在0~0.02%范围内变化时,随着Y₂O₃含量的增加,焊缝熔敷金属组织中先共析铁素体逐渐降低,针状铁素体含量逐渐增加,强度和低温冲击韧性均逐渐增加,且当Y₂O₃含量为0.02%时,焊缝熔敷金属低温冲击韧性达到最大值;当Y₂O₃含量超过0.02%时,焊缝熔敷金属组织中针状铁素体含量下降,低温冲击韧性降低.综合考虑上述因素,该高强度钢焊条中Y₂O₃最佳添加量为0.02%左右.     

1 000 MPa级高强钢埋弧焊熔敷金属组织及性能

针对水电用1 000 MPa级高强钢设计了一种埋弧焊用焊丝、焊剂。借助JMat Pro软件对熔敷金属的组织和力学性能进行模拟,并通过拉伸试验、冲击试验、OM,SEM,EDS等手段对其进行评价。研究了熔敷金属成分和焊接热输入对熔敷金属组织及力学性能的影响。试验结果表明,研制的焊材焊接工艺性优良,通过控制合金元素含量使熔敷金属力学性能远高于标准值;重点分析了Cr含量对熔敷金属组织和力学性能的影响,熔敷金属中少量的Cr元素会提高针状铁素体含量,Cr元素含量较高时,会增加贝氏体含量,使熔敷金属强度不断提高,冲击韧性先提高后降低;随着焊接热输入的升高,熔敷金属中针状铁素体含量不断减少,先共析铁素体含量提高,组织粗化,熔敷金属强韧性不断降低。     

焊接规范对10Ni3CrMoV药芯焊丝熔敷金属化学成分及力学性能的影响

对焊接电流、焊接速度和道间温度等焊接规范参数的变化对10Ni3CrMoV药芯焊丝熔敷金属化学成分及力学性能的影响进行了研究与量化.结果表明,焊接电流增大时,具有脱氧同时兼具强化作用的合金元素烧损相对多一些,熔敷金属中的针状铁素体略显粗大;焊接速度变大时,熔敷金属中的先共析铁素体含量相对少一些;道间温度控制较高时,熔敷金属中的粒状贝氏体相对多一些.总体来说,当焊接电流在220～260A、焊接速度在25～35 cm/min、道间温度在80～120℃范围内变化时,对10Ni3CrMoV药芯焊丝熔敷金属化学成分和力学性能的影响不大.     

气保护药芯焊丝熔敷金属组织的选择与控制

介绍了气保护药芯焊丝熔敷金属中组织及形态,分析了熔敷金属组织的影响因素及对焊缝韧性的影响,提出了焊丝熔敷金属组织控制机理。结果表明:该焊丝熔敷金属的组织为大量针状铁素体+少量晶界铁素体+极少量侧板条铁素体。焊缝组织的影响因素中,起决定作用的是熔敷金属化学成分和焊缝的冷却速度。夹杂物尺寸和Ti、B加入量的控制是形成针状铁素体的必要条件,而焊接热输入的控制则是充分条件,二者缺一不可。期待研发一种特殊添加剂,能有效获得所需针状铁素体,并使焊缝韧性对焊接热输入不再敏感。     

新型2205型双相不锈钢埋弧焊用烧结焊剂

开发了焊接2205型双相钢的埋弧焊用烧结焊剂,渣系为CaF2-SiO2-MgO-Al2O3,属于中性焊剂。该焊剂有良好的工艺性能和冶金性能,配合焊丝ER2209焊接所得熔敷金属为铁素体+奥氏体双相结构。熔敷金属有较高的强度和良好的塑性,其中铁素体含量为22%～35%。研究发现室温时效时间和焊道最终温度对熔敷金属中的铁素体含量有影响,随着室温时效的延长和焊缝最终温度的降低,熔敷金属中的铁素体含量增加。     

铜对高强度低合金钢焊缝金属韧性的影响

采用埋弧焊方法,通过改变焊丝铜含量来改变焊缝金属中的铜含量,研究铜对高强度低合金钢焊缝金属韧性的影响.结果表明,随铜含量增加,焊缝金属上平台冲击功呈下降趋势;-40℃及更低温度条件下,焊缝金属铜含量为0.358%时,其低温韧性最好.组织分析结果显示,焊缝金属的组织主要由先共析铁素体、粒状贝氏体以及针状铁素体组成.随铜含量变化,针状铁素体的生成量明显不同,当焊缝金属中铜含量为0.358%时,最有利于形成针状铁素体.     

药芯焊丝焊缝中先共析铁素体的数量预测

合理控制低合金高强钢药芯焊缝金属中的先共析铁素体含量,对获得理想的焊缝性能具有重要意义。将焊缝凝固过程中的偏析效应引入基于扩散控制增长的先共析铁素体生长机制,指出成份偏析效应改变了先共析铁素体生长温度和时间区间,从而影响偏析微区内先共析铁素体的体积比例,建立了预测和分析药芯焊丝焊缝中先共析铁素体体积比例的模型,与实际试验结果有很好的吻合。     

Mo含量对大热输入下焊缝金属组织及冲击韧性的影响

使用单道次垂直气电立焊和药芯焊丝在Q235钢板上制备了不同Mo含量的焊缝熔敷金属,研究了Mo含量对大热输入焊缝金属组织与冲击韧性的影响。结果表明:在大热输入焊接条件下,焊缝金属的奥氏体晶内形成了大量以微细夹杂物为核心的细密状针状铁素体,使焊缝金属具有较高的低温冲击韧性。随着Mo含量的增加,晶内针状铁素体晶粒尺寸减小,焊缝金属的低温冲击韧性增大,当Mo含量进一步提高至0.81%时,形成了大量粒状贝氏体组织,恶化了焊缝金属的低温冲击韧性。     

微量元素对HSLA钢焊条熔敷金属韧性的影响

通过向HSLA钢焊条熔敷金属过渡适量的Ti-B、Ti-B-Zr、Ti-Zr-Ce和Ti-Zr微量元素,研究这些合金元素对焊缝强度、冲击韧性尤其是低温冲击韧性的影响。结果表明,HSLA钢焊条熔敷金属的低温韧性与针状铁素体含量有明显的对应关系,低温韧性随针状铁素体含量增加而提高。通过向熔敷金属中过渡一定含量的Zr和Ce元素,可以有效促进针状铁素体的形成,从而提高熔敷金属的冲击韧性。     

500qE桥梁钢埋弧焊剂研究

考虑500q E桥梁钢焊接接头对低温冲击韧性、抗裂纹和焊缝中低扩散氢含量有较高要求,选择CaO-CaF_2-MgO-Al_2O_3-SiO_2渣系进行埋弧烧结焊剂设计,采用均匀设计法得到了优化的焊剂。采用优化的焊剂配合TGM-H65Q焊丝进行埋弧自动焊接试验,研究了焊接接头的力学性能及微观组织。结果表明,使用X105-3焊剂得到的焊缝成型美观,焊道光滑平整、无粘渣和咬边,脱渣性好;熔敷金属组织由块状先共析铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体组成,熔敷金属力学性能达到母材的性能要求。使用X105-3焊剂进行埋弧自动焊得到的接头综合性能最佳,焊缝中分布着大量的细晶铁素体。     

X80管线钢气体保护焊用焊丝熔敷金属组织与性能研究

介绍了Mn-Ni-Mo-Ti-B和Mn-Ni-Mo系气体保护焊焊丝的成分设计原则.对所研制的焊丝进行了熔敷金属的气体保护焊试验,测定了熔敷金属的化学成分、冲击韧度、硬度、强度和显微组织.用扫描电镜分析了断口形貌和夹杂物组成.结果表明,通过焊丝向熔敷金属中加入微量的Ti和B,可以有效地抑制先共析铁素体的析出,使熔敷金属获得细小的针状铁素体组织.研制的X80管线钢用气体保护焊丝的熔敷金属不仅具有很高的强度(ReL≥550 MPa,Rm≥620 MPa),而且还具有优良的低温韧性(-20℃,Akv≥70 J).     

焊丝成分对耐候钢焊接飞溅及焊缝组织和性能的影响

针对目前采用现有的焊接材料和焊接工艺在耐候钢MAG焊中出现的焊接飞溅大、焊丝熔敷效率低、电弧稳定性差、焊缝表面成形不良等问题,对比研究了自制超低碳耐候钢焊丝与商用CHW-55CNH耐候钢焊丝的飞溅率大小,并分析了两种焊丝熔敷金属的组织和性能。结果表明,超低碳耐候钢焊丝的焊接飞溅率比CHW-55CNH焊丝降低了78.8%。超低碳焊丝熔敷金属中针状铁素体组织的数量明显增加,而先共析铁素体和侧板条铁素体数量减少,且熔敷金属的晶粒尺寸更加细小、均匀。超低碳焊丝熔敷金属的抗拉强度为640 MPa,室温下冲击吸收功为163 J。而耐候钢焊丝CHW-55CNH抗拉强度为637 MPa,室温下冲击吸收功为173 J,两种焊丝熔敷金属的强韧性能相当。     

大热输入条件下焊接材料熔敷金属韧性的变化及其控制

分析焊接热输入与熔敷金属韧性间的关系,探讨大热输入条件下熔敷金属韧性的影响因素及控制方法。研究表明,常规热输入与焊接材料熔敷金属间的关系取决于焊缝中针状铁素体AF含量,AF含量高韧性好,否则韧性差。焊缝中一定量的Ti、B、Ce、N、O、H等元素在焊接过程中的冶金作用是获得大热输入条件下满意熔敷金属低温韧性的重要影响因素。从选择添加元素、探讨韧化机理、试验确定焊缝中元素精准含量等方面入手的控制熔敷金属韧性原理,其终极目标是使焊缝金属获得85%以上AF组织。     

核级E309L-16奥氏体不锈钢焊条的研制

核岛主设备核心部件使用的E309L-16奥氏体不锈钢焊条长期依赖进口,严重制约中国核电事业的发展.研究了焊态铁素体含量对熔敷金属经608℃×40 h热处理后断后伸长率的影响,对焊态铁素体含量大于12％的热处理态熔敷金属微观组织进行分析,并研究了热输入和热处理保温时间对熔敷金属拉伸性能的影响,试验结果表明:当铁素体含量大于12％时,δ-铁素体分解很不均匀,导致熔敷金属断后伸长率波动较大,可能会出现断后伸长率小于18％;当铁素体含量增大至17.8％时,δ-铁素体大部分发生分解,并有σ相析出,是导致脆断的原因;热输入和热处理保温时间对熔敷金属的断后伸长率影响不大.     

焊接热输入对低碳贝氏体金属粉芯焊丝(CHT120CK4)熔敷金属组织和力学性能的影响

采用一种低碳贝氏体金属粉芯焊丝进行对接焊接,研究不同热输入(13.4～20.6 kJ/cm)对低碳贝氏体金属粉芯焊丝熔敷金属组织、拉伸性能和冲击韧性的影响.结果发现,低碳贝氏体熔敷金属的原始焊缝、焊缝内再热区组织都由粒状贝氏体和准多边形铁素体(QPF)组成.随着热输入的增加,原始焊缝、焊缝内再热区中的粒状贝氏体含量呈现先增大后降低的变化规律,随着热输入的增加,熔敷金属的屈服强度、抗拉强度先增大后降低,与微观组织的变化趋势一致;17.9 kJ/cm热输入下熔敷金属的屈服强度、抗拉强度均达到峰值;随着热输入的增大,冲击韧性逐渐降低.在室温和-50℃下13.4 kJ/cm热输入的熔敷金属具有较好的拉伸塑性和冲击韧性,这主要与低热输入下的细小晶粒相关.     

海洋工程用超低氢高韧性焊条CJ557HG的研制

采用回归正交设计法研制了一种海洋工程用钢Q460E配套焊材超低氢高韧性CJ557HG焊条。焊条的工艺性能、力学性能及抗裂性测试表明,设计的焊条具有良好全位置操作工艺性能、力学性能和抗裂性。熔敷金属及对接接头夏比冲击吸收功A_(KV2)≥120 J(-40℃),且韧脆转变温度在-60~-70℃之间,表明具有良好的韧性。水银法测得熔敷金属扩散氢含量值为3.15 mL/100 g,达到超低氢水平。焊缝金属微观组织以针状铁素体为主,同时含有一定量的先共析铁素体和侧板条铁素体组织。     

船用Ti75钛合金TIG焊接头力学性能研究

采用Ti70焊丝对8 mm厚的船用Ti75钛合金试板进行焊接试验,制备了对接接头试样和Ti70焊丝熔敷金属试样,测试了这两种接头的力学性能。结果表明,Ti75钛合金焊接接头、Ti70焊丝熔敷金属的抗拉强度与母材的相近,接头表现出良好的塑性。Ti75焊缝中心出现针状组织,但并未出现粗大的晶粒。     

一种核电核岛主设备用镍基焊丝的研制

通过试验分析了核电核岛主设备用镍基焊丝中各元素对焊丝和焊缝熔敷金属性能的影响.结果表明,随着焊丝中Al,Ti,Mn,Nb元素含量的增加,焊丝的强度、硬度及焊缝金属的抗拉强度增加;随着焊丝中Al,Ti,Nb元素含量的增加,室温焊缝熔敷金属的冲击吸收功增加;随着焊丝中Mn元素含量的增加,焊缝熔敷金属的冲击吸收功降低.通过调整焊丝成分得到了符合核电核岛主设备使用要求的焊缝熔敷金属.     

船用高韧性埋弧焊焊丝

介绍了Mn-Ni-Cr-Mo-Ti-B-Ce和Mn-Mo-Ti-B-Ce-Zr系高韧性埋弧焊焊丝成分设计原则。对所研制的焊丝匹配烧结焊剂进行了熔敷金属的埋弧焊试验。测定了熔敷金属成分、冲击韧度、组织和强度。用扫描电镜分析了断口形貌和夹杂物组成。结果表明，所研制的焊丝在与两种不同的焊剂匹配时都能获得良好的熔敷金属力学性能，尤其是和较高碱度焊剂匹配时腑〉500MPa；ReL〉600MPa；Akv（-20℃）〉150J；熔敷金属组织主要是针状铁素体，少量的先共析铁素体。