X100级管线钢焊接粗晶区微观组织预测

采用Gleeble3500热-力学模拟试验机,研究了在不同焊接热循环条件下,X100级管线钢焊接粗晶区组织形态的变化规律.实验结果表明,X100级管线钢焊接粗晶区组织主要有粗大的粒状贝氏体、贝氏体铁素体和马氏体.当焊后冷却速度低于2℃/s时,焊接粗晶区组织为粒状贝氏体;当焊后冷却速度为2～5℃/s时,组织为贝氏体铁素体;当焊后冷却速度高于5℃/s时,粗晶区开始出现马氏体组织.     

超低碳SiCrMn2Ni4钢连续冷却转变行为研究

研究了超低碳SiCrMn2Ni4钢钢连续冷却过程,采用金相显微镜、SEM和TEM对组织进行观察分析。结果表明,试验钢在连续冷却后,只存在粒状贝氏体和板条状贝氏体组织。随着冷却速度的加快,组织逐渐由粒状贝氏体向板条状贝氏体转变,当冷却速度增加至5℃/s时,出现粒状贝氏体与板条状贝氏体的混合组织,冷却速度大于等于20℃/s时,组织全为板条状贝氏体。     

HSLA钢连续冷却过程的相变与组织研究

在Gleeble-1500热模拟试验机上研究了20SiMn3NiA钢在不同连续冷却条件下相和组织变化,用热膨胀法测定了该钢的连续冷却转变曲线(动态CCT曲线)。研究结果表明,20SiMn3NiA钢中的Mn、Ni、Si等合金元素能有效地阻止铁素体和珠光体的形成,故20SiMn3NiA钢的过冷奥氏体连续冷却转变曲线只有马氏体和贝氏体相变区。当临界冷却速度大于1℃/s时,20SiMn3NiA钢就可以获得板条状马氏体组织,且随着冷却速度的增大,马氏体组织变得越来越细。与静态CCT曲线相比,形变使动态CCT曲线的Ms点升高,奥氏体稳定性降低,形变细化了马氏体和贝氏体组织,使20SiMn3NiA钢在1℃/s的冷却速率下产生较高的强度。     

热处理工艺对780 MPa级低碳贝氏体钢组织和性能的影响

采用DIL805L型淬火膨胀仪测定了780 MPa级低碳贝氏体钢的连续冷却转变(CCT)曲线,研究了冷却速度对该钢组织转变和硬度的影响。结果表明:780 MPa级低碳贝氏体钢在冷却速度小于5℃·s~(-1)时,转变产物为贝氏体;当冷却速度大于5℃·s~(-1)时,转变产物中开始出现马氏体组织,且随着冷却速度的增加,马氏体逐渐增多,贝氏体逐渐减少;随着冷却速度的增加,试验钢的显微硬度逐渐增大,在冷却速度为5℃·s~(-1)时,硬度值有明显大幅度的增加;透射电镜分析结果显示冷却速度为5℃·s~(-1)时,在贝氏体组织内,位错堆积,并在晶界处最先形成马氏体。     

3Cr2Mo塑料模具钢连续冷却相变行为

为了调节塑料模具钢3Cr2Mo的组织,以实现在线预硬化,使用Gleeble1500热模拟试验机、光学显微镜以及透射电子显微镜等研究3Cr2Mo钢变形及未变形奥氏体的连续冷却相变行为及相变组织.实验结果表明,3Cr2Mo钢奥氏体稳定性较高,在所研究的实验条件下,连续冷却过程中没有出现先共析铁素体和珠光体,而是发生贝氏体和马氏体相变.热变形使奥氏体发生了机械稳定化,贝氏体相变推迟到较低温度下才完成.随着冷却速度的降低,贝氏体的形态由常规板条状变成粒状,最终可获得粒状贝氏体组织.     

T91铁素体耐热钢过冷奥氏体转变过程中临界冷却速度的研究

利用DIL805A/D高精度差分膨胀仪,通过线膨胀行为测量与微观组织分析,获得T91铁素体耐热钢连续冷却转变过程中相关动力学信息,结合冷却后T91钢组织特征,确定了T91钢过冷奥氏体转变过程中的临界冷却速度.研究表明:T91钢过冷奥氏体连续冷却过程中只存在铁素体和马氏体转变区,而不出现贝氏体和珠光体转变.在冷却速度为10K/min时该钢获得完全板条马氏体组织,9K/min时组织中开始出现铁素体,即10K/min可以定为T91钢奥氏体向马氏体转变的上临界冷却速度;当冷却速度介于3～9K/min时为马氏体和铁素体的混合组织,冷却速度为2K/min时T91钢中不存在马氏体转变,室温组织为铁素体,即2K/min可以定为T91钢奥氏体向马氏体转变的下临界冷却速度.     

钛微合金化热轧TRIP钢的连续冷却相变研究

用Formastor-FII相变仪研究了钛微合金化TRIP在不同开冷温度下的连续冷却相变,建立了实验钢的连续冷却转变曲线,分析了铁素体、贝氏体及马氏体的相变规律.结果表明,随着冷却速率的增加,实验钢依次经过铁素体、贝氏体及马氏体相区,在较宽的冷却速率范围内,均可获得贝氏体及马氏体组织,其Ms点为450℃左右;随着开冷温度的降低或冷却速率的提高,实验钢的铁素体及贝氏体开始转变温度降低,抑制了铁素体及贝氏体相变;随着冷却速率的增加,实验钢的显微组织由铁素体+粒状贝氏体逐步转变为板条贝氏体+板条马氏体及板条马氏体组织;当冷却速率较低时,铁素体由晶内铁素体和晶界铁素体组成,晶内铁素体形核质点为复杂的氧化物及硫化物.     

10Ni5CrMoV钢二次焊接热循环局部脆化研究

采用模拟焊接热循环的方法,研究了二次热循环对10Ni5CrMoV钢焊接热影响区的组织和性能的影响。结果表明,一次热循环的粗晶区在一定的二次热循环条件下出现了低韧性区,表现为局部脆化现象。引起局部脆化的主要原因是在特定的热循环条件下发生的组织遗传,以及在热影响区中出现的呈网络状分布的粒状贝氏体。     

一种汽车用微合金非调质钢的连续冷却转变

测定了一种汽车用微合金非调质钢的过冷奥氏体连续冷却转变曲线,研究了冷却速率对相变组织及显微硬度的影响。结果表明：试验钢的临界点A_c3为838℃,A_c1为732℃;当冷却速率小于0.2℃/s时,试验钢的连续冷却转变产物为铁素体、珠光体和贝氏体;当冷却速率为0.2℃/s时,转变产物中出现马氏体;当冷却速率为5℃/s时,铁素体、珠光体消失,转变产物为贝氏体和马氏体;随着冷却速率的增大,马氏体含量逐渐增多,贝氏体含量逐渐减少,甚至完全消失;当冷却速率增大至20℃/s时,转变产物均为马氏体;随着冷却速率的增大,试验钢的显微硬度呈先快速增长,后增长速率变缓的趋势。     

10CrNiCu钢激光-MAG复合焊热循环及组织特性研究

采用热电偶测温技术测量了激光-MAG复合焊及常规MAG焊接头粗晶区热循环曲线,并通过金相显微镜对比分析了两种焊接接头粗晶区组织特征。研究结果表明:与常规MAG焊相比,HLAW热循环加热及冷却速度较大,高温停留时间短,呈陡升陡降特征;粗晶区主要由粒状贝氏体、贝氏体、贝氏体基体上析出粒状碳化物组织及细小板条状马氏体组成;M-A岛含量较少,以细小颗粒状弥散分布在铁素体基体上。     

高强度结构钢及其接头热影响区的疲劳及断裂性能分析

采用焊条电弧焊对48 mm厚高强度结构钢进行焊接,对焊接接头热影响区疲劳裂纹扩展门槛值ΔK_th、裂纹扩展速率da/dN和断裂韧度K_IC进行研究并与基体进行对比。结果表明,在室温下,焊接接头热影响区具有更好的疲劳和断裂性能;随着与熔合线距离的增大,热影响区的组织依次为粗大板条状贝氏体+奥氏体薄膜、细粒状贝氏体、回火索氏体+细粒状贝氏体,硬度逐渐下降;在室温下,焊接接头热影响区和基体冲击韧性均位于上平台。热影响区的残余奥氏体薄膜和硬度较高的贝氏体是影响其疲劳和断裂性能的重要因素。      

Effect of reheat temperature on continuous cooling bainite transformation behavior in low carbon microalloyed steel

The effect of reheat temperature on continuous cooling bainite transformation in a low carbon microalloyed steel was investigated using a dilatometer based on welding thermal simulation process. The variation of microstructure was analyzed in detail by means of optical microscope and transmission electron microscope (TEM). The results showed that the morphology of the main microstructure changes from polygonal ferrite to granular bainite with increasing reheat temperature at a given lower cooling rate. For the higher cooling rate, the microstructure is predominantly lath bainite irrespective of the reheat temperature. The specimens with the relatively fine austenite grain size have the lowest bainite start and finish temperatures among the simulated sub-zones of heat affected zone, which is consistent with the result of the bainite lath width size observed using the TEM. Meanwhile, although the prevailing type of impingement mode of transformation is anisotropic growth impingement for all heat treatment processes, the reheat temperature has some influence on the maximum transformation rate and effective activation energy of bainite transformation.     

热输入对Q890高强钢焊缝组织及性能的影响

针对国内某钢厂最新研制的Q890高强钢,采用三种不同的热输入对其进行气体保护焊接,研究了不同热输入对焊缝金属组织、硬度及冲击韧性的影响.结果表明,3种热输入下,焊缝组织主要以板条贝氏体为主,并含有粒状贝氏体、少量的板条马氏体和残余奥氏体.随着热输入的增大,焊缝组织中贝氏体铁素体板条粗化,板条马氏体逐渐减少,而粒状贝氏体逐渐增多,部分残余奥氏体由薄膜状向块状转变;焊缝金属硬度随着热输入的增大而下降;焊缝金属的冲击韧性亦呈逐渐下降的趋势.     

不同热输入下F460钢焊接粗晶热影响区韧脆转变的内在机理

使用Gleeble 3800热模拟试验机模拟F460钢单道次焊接条件下焊接粗晶热影响区的热循环过程,通过光镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析热影响区的显微组织、确定临界事件,通过ABAQUS软件计算临界解理断裂应力σf,进而系统分析不同焊接热输入E下韧脆转变温度变化的内在机理。结果表明:随着E的提高,焊接粗晶热影响区显微组织依次为少量板条马氏体和大量细密的板条贝氏体,板条贝氏体较多的板条/粒状贝氏体,粒状贝氏体较多的板条/粒状贝氏体,粗大的粒状贝氏体。原始奥氏体晶粒、贝氏体团的最大尺寸随着E的提高而变大。在完全解理断裂的冲击断口上,寻找停留在缺口尖端附近的残留裂纹,通过对比残留裂纹长度、原始奥氏体晶粒大小、贝氏体团尺寸,发现不同E下解理断裂的临界事件尺寸都是贝氏体团大小,而临界事件尺寸越小,韧脆转变温度越低。此外,通过有限元模拟缺口尖端的应力分布得到σf,σf越大冲击韧度越好,随着E的提高σf降低,故进一步说明随着E的提高韧脆转变温度Tk上升的内在机理。     

具有合理硬度梯度和组织分布的渗碳钢23CrNi3Mo的热处理冷却行为

利用Gleeble-1500热模拟机、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)以及透射电镜(TEM)对渗碳钢23CrNi3Mo的连续冷却相变规律以及等温转变规律进行了研究,并基于此,设计了一种新的热处理冷却工艺。研究结果表明,渗碳后试样以0.05℃/s和0.1℃/s的冷速连续冷却时,表面渗碳层为高碳马氏体组织,过渡区为高碳马氏体+下贝氏体的混合组织,基体为下贝氏体组织;渗碳试样外表面在高温段以较低的冷速(0.05~3℃/s)连续冷却时,碳化物沿晶界析出形成网状碳化物;无渗碳的实验钢的贝氏体等温转变温度范围为375~450℃。新的热处理冷却工艺为:试样在880℃保温完成后,采用快速冷却工艺,以冷速大于等于5℃/s进入贝氏体转变温度区,直接入450℃的盐浴炉,入炉后均温5~10min,在低温转变区即贝氏体转变温度区间,采用慢速冷却工艺,冷速小于等于0.1℃/s。获得的试样渗碳层深度为1.4mm,国外的阿特拉斯钎头渗碳层深度为1.2mm,两者基本相同,但前者硬度分布更加平缓;两者表面显微组织均为高碳马氏体组织,过渡区均为马氏体加下贝氏体组织,基体均为贝氏体组织。通过设计新的热处理冷却工艺,获得了与国外钎头相同水平的试样。     

连续缓慢冷却贝氏体转变特征及合金元素分布的影响

利用热膨胀仪对实验用预硬型塑料模具钢不同冷却速率进行热模拟,观察组织形貌,并用电子探针显微分析仪对不同组织区域进行定点分析,发现Mo,Si在抑制珠光体转变及粒状贝氏体转变过程中起重要作用.在冷速≤0.015℃/s 冷却条件下,组织转变较为复杂,转变过程中有珠光体出现.由于内部合金元素微观分布不均匀,贝氏体组织分为片状和...     

Microstructure and toughness of coarse grain heat-affected zone of domestic X70 pipeline steel during in-service welding

The microstructures and mechanical properties of coarse grain heat-affected zone (CGHAZ) of domestic X70 pipeline were investigated. The weld CGHAZ thermal cycles having different cooling time Δt _8/5 were simulated with the Gleeble-1500 thermal/mechanical simulator. The Charpy impact absorbed energy for toughness was measured, and the corresponding fractographs, optical micrographs, and electron micrographs were systematically investigated to study the effect of cooling time on microstructure, impact toughness, and fracture morphology in the CGHAZ of domestic X70 pipeline steel during in-service welding. The results of simulated experiment show that the microstructure of CGHAZ of domestic X70 pipeline steel during in-service welding mainly consists of granular bainite and lath bainite. Martensite–austenite (M–A) constituents are observed at the lath boundaries. With increase in cooling time, the M–A constituents change from elongated shape to massive shape. The reduction of toughness may be affected by not only the M–A constituents but also the coarse bainite sheaves. Accelerating cooling with cooling time Δt _8/5 of 8 s can be chosen in the field in-service welding X70 pipeline to control microstructures and improve toughness.     

1 200 MPa级HSLA钢的SH-CCT曲线及其热影响区组织与性能

为在工程应用中对焊接工艺的合理选取与制定提供理论和试验依据,采用焊接热模拟技术研究了800~500℃冷却时间(t8/5)对1 200 MPa级低合金高强钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)显微组织和性能的影响.结果表明:t8/5为6~20 s时,该钢热影响区的粗晶区组织为板条马氏体,硬度为477~456 HV5;随着冷却时间的延长,组织中开始出现板条贝氏体,在t8/5为60 s时硬度下降到380 HV5;当t8/5为60~600 s时,粗晶区组织为板条贝氏体和粒状贝氏体,硬度为380~300 HV5;t8/5600 s时粗晶区组织主要为粒状贝氏体,硬度为300~315 HV5.试验钢碳当量为0.626%,冷裂纹敏感系数为0.335%,说明其淬硬倾向较大,焊接热影响区容易产生裂纹.     

Effect of simulated welding thermal cycle on microstructure and mechanical properties of X90 pipeline steel

The effect of welding thermal cycle simulation on the microstructure and mechanical properties of X90 pipeline steel was investigated by means of microstructure analysis, tensile- and Charpy impact-tests. At the heat input of 15 kJ/cm, the microstructure of coarse-grained heat affected zone is mainly composed of lath bainite and granular bainite, resulting in excellent strength and toughness. At 25 kJ/cm with two thermal cycles, however, strength and impact toughness decrease due to the formation of more polygonal ferrite with coarser grains.