氧化物粒子和Nb元素对大热输入焊缝金属显微组织及冲击性能的影响

母材焊接时通过交互结晶及成分稀释对焊缝金属的组织和性能产生影响。研究了母材中氧化物粒子及Nb元素对大热输入焊接的焊缝金属显微组织及冲击性能的影响。结果表明,氧化物粒子通过熔合线过渡到焊缝金属中,促进了焊缝金属中针状铁素体的形成。Nb元素细化了熔合线区域的晶粒,使以其为基底结晶的焊缝金属的柱状晶宽度减小。以上两个因素使得含氧化粒子和Nb元素的母材相比较于无氧化物粒子和不含Nb元素的母材,形成的焊缝金属韧性较高。因此,在选用焊接材料时一定要考虑母材的影响。     

母材成分对X80管道环焊接头冲击性能的影响

管线铺设过程中采用自保护药芯焊丝半自动焊焊接工艺,研究母材中Nb含量对X80管线钢环焊接头冲击韧性的影响。试验结果表明:母材的化学成分对焊缝金属的成分有影响,母材中较高的Nb含量经焊接热循环后过渡到焊缝金属中,促进了焊缝金属中M/A组元的形成和含量的增加,沿晶界分布的M/A组元降低了焊缝金属的冲击吸收功,影响了焊缝金属的冲击韧性及稳定性。经过优化焊接工艺参数,控制焊态焊缝金属的组织形貌、M/A含量及其分布,可保障X80自保护药芯焊丝焊缝金属的冲击韧性控制在较高且相对稳定的水平,但工艺窗口较窄。     

DT300高强钢GMAW接头组织性能的研究

采用熔化极气体保护焊对DT300高强钢进行焊接,获得成形良好的焊接接头。通过对焊接接头进行拉伸、冲击试验及硬度检测,采用光学显微镜对焊接金属显微组织进行分析,对焊接接头组织性能进行研究。结果表明,焊缝组织为贝氏体和马氏体,热影响区随着距熔合线距离的增加,由高硬马氏体组织经过少量马氏体+贝氏体+多边形铁素体组织,逐渐向母材多边形铁素体变化。热影响区由于产生高硬马氏体,硬度明显增大。焊接接头具有较高强度,但是,焊缝、熔合线及近熔合线热影响区的冲击韧性明显低于母材的冲击韧性。     

718镍基合金激光焊接接头微观组织研究

对718镍基合金的激光焊接接头微观组织进行了研究。结果表明:焊接接头的焊缝组织呈"钉头"状,结晶方向由熔合线指向焊缝中心,焊缝中心组织主要是等轴晶,焊缝熔合区出现了大量黑色沉淀相,是Nb在晶界的析出物和碳化物,热影响区也存在部分黑色沉淀相。在热影响区有大量的不连续裂纹,在钉头中间缩颈部位的裂纹最为明显。裂纹的出现与树枝晶间析出较多的Nb低熔点共晶相有关。焊缝区的显微硬度明显低于母材,在熔合线附近出现了软化区。     

大口径厚壁X80热煨弯管环焊缝焊接工艺及组织性能

采用焊条电弧焊和组合自动焊工艺进行了X80级直管对热煨弯管环焊缝的焊接,通过环焊缝冲击韧性、微观组织观察,研究了不同工艺条件下环焊接头性能,并对直管和热煨弯管两侧热影响区性能进行了分析。结果表明:不同母材化学成分对两侧熔合线的冲击吸收功和焊缝微观组织会产生影响,为了稳定熔合线处的冲击韧性,需保证一定量的奥氏体稳定元素,降低奥氏体相变温度,有利于形成韧性较好的组织。     

TC4钛合金电子束焊接头性能研究

采用真空电子束焊方法进行TCA钛合金的焊接，借助OM、SEM设备观察焊缝金属显微组织和断口形貌，测试了焊接接头硬度并进行了冲击试验，分析了焊接接头性能、显微组织及焊缝中气孔的形成。结果表明，采用真空电子束焊焊接TCA钛合金时，焊缝和热影响区金属中较粗大的原始β相一部分转变为过饱和的针状马氏体；焊缝中心有少量的针状α’相，并形成了编织状α组织；焊缝金属的硬度值比母材金属的高，但冲击韧度比母材金属的低。     

Cu/Ti电子束叠加焊接对金属间化合物层的影响(英文)

对QCr0.8/TC4进行电子束焊接,研究焊缝中金属间化合物层(即IMC-layer)对接头力学性能的不利影响,提出利用电子束二次叠加焊接方式来改善接头性能的思路。结果表明,对中焊时在铜侧熔合线处形成的金属间化合物层,偏铜侧焊接时在钛侧熔合线处形成的金属间化合物层,是接头中的薄弱环节。利用电子束叠加焊接方式,须合理设计焊接顺序。先进行对中焊,再利用偏铜侧焊接,可将第一道焊缝形成的金属间化合物层破碎重熔,形成组织较好的化合物层,改善接头的力学性能。接头的抗拉强度为276.0MPa,达到了母材强度的76.7%。     

钨和钢TIG熔钎焊接头的微观组织及力学性能

采用Ni Cr Mo-3焊丝实现纯钨(W)和0Cr13Al钢的TIG熔钎焊接,利用OM、SEM、EDS、显微硬度计和电子万能试验机等手段研究接头的微观组织、成分分布、力学性能及断裂特征。结果表明:焊缝金属与钨母材形成的钎焊界面润湿性良好,钨母材表面溶解后的W原子扩散进入焊缝金属中,并在界面断续形成厚度不超过1μm的富W、Ni金属间化合物层;焊缝金属与钢母材形成的熔焊界面主要因Ni元素的扩散进入,在钢母材中沿熔合线形成宽5～10μm的马氏体层。焊缝金属大致可分为W原子固溶强化区、完全混合区和不完全混合区等三个显微硬度相差较大的区域。接头抗拉强度为167 MPa,断裂面主要位于距钨母材/焊缝金属结合面50～300μm的钨母材中,为典型的解理断裂形貌。     

长期热暴露对304H耐热钢焊接接头组织和硬度的影响

使用Inconel 625合金焊丝对超(超)临界电站锅炉高温部件用304H奥氏体耐热钢进行焊接,对焊态焊接接头在650℃下进行5000 h的热暴露,研究了焊接接头组织和硬度随热暴露时间的演化规律。结果表明:焊后焊缝中Mo、Ti、Nb元素在枝晶间偏析,熔合线处未发生外延式生长,焊缝金属和热影响区(HAZ)的主要合金元素含量在熔合线处的浓度梯度明显。热影响区晶粒发生长大;经过3000 h热暴露后热影响区硬度达到母材的水平;随着热暴露时间的延长,母材和焊接接头均发生硬化,焊接接头微观组织无明显变化,组织稳定性较好。     

MGH956合金在TIG焊接过程中焊缝气孔的仿真研究

对TIG焊接过程中MGH956合金焊缝气孔的分布以及形成机理进行研究,利用Matlab软件探究焊接工艺参数对焊缝气孔量的影响。计算机仿真及实验研究表明,TIG焊接过程中MGH956合金的焊缝气孔受到了母材制造工艺、纳米氧化物以及焊缝组织的影响。焊缝气孔倾向于链状分布在熔合线附近,合理的TIG焊接工艺参数可以改善MGH956合金的焊缝气孔量。     

热处理工艺对含Nb焊缝金属组织与力学性能的影响

采用含Nb及不含Nb两种焊丝对高速列车转向架用S355J2G3钢板进行焊接,分析了焊态下接头各区域的性能差别,研究了合金元素Nb和焊后热处理制度对焊缝金属组织和性能的影响.结果表明:焊缝金属的韧性是焊接接头性能的薄弱环节.焊态下Nb的加入提高了焊缝金属的强度,但对塑性和韧性无明显影响.经去应力退火后,不含Nb焊缝金属的强度降低,延伸率和冲击功升高,而含Nb焊缝金属的强度升高,延伸率和冲击功降低,退火后含Nb焊缝金属中NbC颗粒析出是影响焊缝金属组织和性能的主要因素.在焊后正火处理条件下,随着正火温度的升高,不含Nb焊缝金属的组织和性能均无明显变化,而含Nb焊缝金属的强度明显升高,延伸率和冲击功显著降低.严格控制正火温度是含Nb焊缝金属获得高强韧性的关键.含Nb焊缝中魏氏组织的含量随正火温度的升高而明显增多.电镜观察表明,经920℃正火处理后,焊缝中的NbC颗粒尺寸大于退火态焊缝金属中的NbC相,而在1200℃正火处理后NbC颗粒溶解消失.     

锌基合金激光焊焊接接头组织和性能的研究

通过金相显微镜、扫描电镜和能谱分析仪等分析手段,研究了锌基合金激光焊焊接接头的组织和性能。结果表明:锌基合金焊接接头熔合线明显,熔合区及热影响区很窄,组织比较均匀;焊缝中心位置的蒸发凹坑较明显。焊缝中心主要由等轴晶组成,焊缝中心与熔合线的中间区域主要由树枝状晶组成。熔合区及热影响区组织发生明显的重结晶,为细小的等轴晶,没有半熔化区晶粒组织及过热粗晶区组织出现。焊接接头的焊缝硬度最高,各区域的硬度分布为:焊缝热影响区、熔合区母材。     

Zn含量对铜合金手工自蔓延焊接Cu-Zn焊缝金属凝固组织的影响

通过对添加不同量锌粉的H62焊接宏观过程、微观组织和力学性能的分析,研究了Zn含量对铜合金手工自蔓延焊接Cu-Zn焊缝金属凝固组织的影响。结果表明,焊缝区为单相α,熔合区和热影响区由α相和网状β相组成;焊缝金属中的Zn来源于焊药合金剂中的Zn和母材中的Zn;随着Zn含量的增加,焊接接头的抗拉强度提高,冲击性能有所下降,硬度提高;靠近焊缝熔合区的晶粒明显大于母材处晶粒;热影响区存在较宽的过热区,使焊接接头热影响区变得薄弱。     

Al元素对高强钢药芯焊丝焊缝金属组织和性能的影响

采用自行研制的高强钢药芯焊丝焊接Q960钢,通过改变药芯成分中Al元素的含量获得了含有不同Al元素的焊缝金属。利用拉伸试验、不同温度下冲击试验对焊缝金属的强度和韧性进行了测试;结合金相组织、扫描电镜观察等手段分析了Al元素对焊缝金属组织和性能的影响机理。结果表明：焊缝金属中Al元素含量的变化对接头抗拉强度和断后伸长率影响不大,但对焊缝金属冲击吸收能量影响较大。随着Al元素含量的增加,冲击吸收能量呈现先增大后降低的趋势。当Al元素含量较低时,易生成Al2O3氧化物,针状铁素体易形核和长大,有利于提高焊缝金属冲击吸收能量;当Al元素含量较高时,易生成AlN氮化物,同时组织中存在着δ-铁素体组织,造成焊缝金属冲击能量降低。     

TiNi/Nb/TC4真空电子束焊接接头裂纹

采用真空电子束焊接方法对3 mm厚TiNi合金与TC4异种金属进行对接焊,添加Nb为填充金属控制焊接裂纹的形成;分析了裂纹形成机理,Ti_2Ni脆性相的形成条件,接头元素分布特点及接头力学性能。结果表明:TiNi合金与TC4直接焊接易使焊接接头产生裂纹,大量Ti_2Ni脆性相的形成导致焊缝中裂纹和孔洞的产生,添加Nb为填充金属有效降低接头裂纹敏感性。填充金属厚度为0.55 mm时获得无裂纹缺陷的焊接接头,Ti_2Ni生成焓较小,使TC4侧熔合线附近形成Ti_2Ni脆性金属间化合物层,焊缝中心组织Nb含量较高,接头力学性能良好,抗拉强度达到391 MPa,伸长率为2.7%。     

低Nb低Mo-X80管线钢环焊接头性能研究

利用自保护药芯焊丝半自动焊进行X80管线钢环焊试验,对降低母材中Nb和Mo含量后环焊接头力学性能进行研究。利用光学显微镜分析了环焊接头显微组织及M-A组元分布,并且测试了焊接接头拉伸、弯曲、冲击、硬度力学性能。研究结果表明:适当降低X80管线钢母材中Nb和Mo含量,其自保护药芯焊丝半自动环焊接头抗拉强度无明显降低,焊缝和熔合线-10℃时的冲击吸收功稍有降低,但仍然满足性能要求。     

激光焊接异种钢组织及显微硬度分析

采用激光摆动焊接方法焊接异种钢,利用JMATPro软件计算了母材3Cr13,VG10的平衡相图,通过XRD,SEM,EPMA等技术分别对焊缝、熔合区、热影响区的相组成和显微组织进行了分析,测定了焊接接头的显微硬度分布. 试验结果表明,焊缝主要为α相和碳化物M₇C₃;从熔合线到焊缝中心,组织由平面晶逐渐变为胞状晶、胞状树枝晶、树枝状晶、柱状晶、等轴晶. 焊缝组织存在显微偏析,其中C,Cr元素在晶界富集,Fe元素在晶内富集,同时在晶界处有条棒状的M₇C₃析出. 熔合线附近的母材处有C迁移现象,其中3Cr13侧母材处有类针状马氏体组织产生,VG10侧熔合区存在非对流混合区,在该位置有块状、岛状组织嵌入母材,且在该组织上有片层状的碳化物生成. 熔合线两侧的母材硬度值最大,焊缝区硬度变化较小,热影响区硬度随着远离焊缝中心距离的增加而逐渐减少.     

00Cr16Sn超纯铁素体不锈钢焊接接头腐蚀性能

采用脉冲钨极氩弧焊工艺,对含锡超纯铁素体不锈钢母材和焊缝的腐蚀性能进行研究.结果表明,焊缝能够获得与母材相当的耐腐蚀性能.含锡超纯铁素体不锈钢通过添加双稳定元素Ti和Nb,形成第二相Ti(C,N)和Nb(C,N),即使在焊接热循环的作用下,未熔解的Ti(C,N)和Nb(C,N)仍然起到细化铁素体晶粒和第二相强化的作用;添加微合金元素Sn,使得冷轧态的母材和焊接接头的耐腐蚀性能均得以提高,并且在焊接接头组织中的锡与Ti(C,N)和Nb(C,N)在晶界形成偏聚的竞争机制,从而得到耐腐蚀性能与母材相当的焊缝组织.     

新型EH40船板钢大热输入量埋弧焊焊接接头组织性能研究

对EH40船板钢埋弧焊焊接接头的组织性能进行了试验分析。结果表明：以60kJ／cm的焊接热输入量焊接，接头的强度高于母材，热影响区（HAZ）没有出现焊接软化区。HAZ的低温冲击韧度低于母材。其中靠近熔合线的粗晶区冲击值（85．2J）最低，远离熔合线4mm处的冲击值（246．0J）已接近于母材。HAZ的组织状态对接头力学性能有较大影响，母材中Ti、Nb合金元素生成的碳、氮化合物在一定程度上改善了HAZ的韧性。     

激光焊接热输入对Ti2AlNb合金组织性能的影响

研究激光焊接热输入对Ti-22Al-27Nb(at%)合金焊缝成形和力学性能的影响,利用OM、SEM、XRD和TEM等手段对焊接接头的显微组织特征进行了分析,并探讨了焊后热处理对焊接接头组织性能的影响。结果表明,连续激光焊接可以获得无缺陷、成形良好的焊接接头。焊缝区域组织主要为柱状的B2相,柱状晶的生长方向垂直于熔合线。焊缝和热影响区的显微硬度要高于母材,焊缝的平均显微硬度最高。随着热输入的增加,焊接接头的室温抗拉强度增加,但是焊接接头的延伸率较低。焊接接头650℃高温强度为母材的71%~75%,塑性则仅为母材塑性的40%左右。经过焊后热处理,焊缝由B2+O相组成。O相增多使得焊缝的室温强度略有提高,且提高了650℃高温拉伸性能,高温抗拉强度最高可达母材的87.5%。