SMA490BW耐候钢激光-MAG复合焊与MAG焊对比研究

以一种高速列车转向架用材料SMA490BW耐候钢为研究对象,针对传统MAG易出现未焊透等焊接问题,对8 mm SMA490BW耐候钢的激光-MAG复合焊进行研究。通过对比8 mm SMA490BW耐候钢MAG焊与激光-MAG复合焊接头的焊缝成形、组织特点、力学性能,可以得到:SMA490BW耐候钢的激光-MAG焊接头的焊缝成形质量优于MAG焊接头,焊缝组织也更加均匀细小,焊缝区硬度较MAG焊接头高;复合焊接头的抗拉强度、弯曲性能与MAG焊接头类似;复合焊接头的韧性比MAG焊接头更好。     

SMA490BW耐侯钢超射流过渡焊接头残余应力与疲劳性能

分别采用超射流过渡MAG焊和传统的脉冲MAG焊,对转向架焊接构架用SMA490BW耐侯钢进行了对接焊试验,测试分析了接头的残余应力和疲劳强度。结果表明:与传统的脉冲MAG焊相比,采用超射流过渡MAG焊接工艺时,SMA490BW耐侯钢接头的残余应力峰值仍位于焊缝及近焊缝区域,但残余应力明显减小;超射流过渡MAG接头在指定寿命107周次的疲劳强度提高4%。     

母材及焊丝对转向架用耐候钢焊接接头性能的影响

以高速列车转向架用耐候钢S355J2W与SMA490BW为母材,匹配G424M21Z焊丝与CHW-55CNH焊丝得到三种焊接接头。观察三种接头的显微组织,并比较三种接头的力学性能和腐蚀性能。结果显示,三种接头的焊缝区显微组织均由先共析铁素体、针状铁素体、粒状贝氏体以及珠光体组成,过热区组织粗大出现魏氏组织,正火区组织细小均匀。S355J2W母材匹配两种焊丝所得接头的拉伸断裂强度接近,且断裂位置均位于母材,而SMA490BW母材匹配CHW-55CNH焊丝所得接头拉伸断裂位置位于焊缝,且其拉伸强度明显高于另外两种接头。SMA490BW母材的腐蚀速率低于S355J2W母材。以S355J2W为母材匹配两种焊丝所得的两种接头腐蚀速率接近。以CHW-55CNH为焊丝匹配SMA490BW母材的接头低于匹配S355J2W母材所得接头。母材是影响接头耐蚀性的主要因素,而焊丝对接头的耐蚀性的影响小于母材。     

SMA490BW耐候钢窄间隙激光填丝焊接头组织与性能

采用窄间隙激光填丝焊的方法并选取优化的焊接工艺参数焊接了高速列车转向架用16 mm厚的SMA490BW耐候钢,焊后通过拉伸、弯曲试验、显微硬度测试及微观组织观察,分析了窄间隙接头的组织与性能。试验结果表明:焊接接头成形良好,未见明显缺陷;填丝焊的焊缝中心组织由针状铁素体和少量粒状贝氏体组成,冲击韧性良好;热影响区主要有针状铁素体、粒状贝氏体及魏氏组织,接头的最高硬度值出现在焊接热影响区的细晶区。接头拉伸试样断于母材,试样弯曲180°未开裂,在-40℃进行冲击试验,冲击性能良好,因此焊接接头的力学性能良好。     

多次补焊对SMA490BW钢焊接过热区冲击性能的影响

通过焊接热模拟及焊接接头多次补焊试验,分析了转向架SMA490BW钢焊接过热区多次补焊后的组织与冲击性能变化.结果表明:SMA490BW钢经历3次及以上峰值温度为1320℃的焊接热循环后,过热区形成粗大的魏氏组织,导致冲击性能显著降低.为此,在接头返修时,根据缺陷尺寸及位置,若将挖补区限制在焊缝内部,且离开熔合线一定距离,多次补焊后再进行(590±15)℃×2h退火处理,则过热区冲击性能明显改善,并优于焊态下过热区的冲击性能.     

转向架用SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能

采用超声疲劳试验方法对SMA490BW钢焊接接头的超高周疲劳性能进行研究,通过X射线应力仪对焊接试样残余应力进行测试,采用扫描电镜对疲劳裂纹的萌生、扩展及疲劳断裂机理进行观察和分析. 结果表明,SMA490BW钢母材的疲劳性能远高于焊接接头,在1 × 108循环周次条件下,接头的疲劳强度为141 MPa,仅为母材的44.2%. 接头裂纹主要萌生于焊趾表面缺陷处,疲劳断裂机理表现为准解理断裂, 并伴有塑性变形痕迹. 焊趾处几何不连续造成的应力集中和焊缝及其附近区域一定的残余拉应力,以及接头各微区组织和性能的不均匀性,是导致焊接接头疲劳性能偏低的主要原因.     

SMA490BW耐候钢MAG焊接头断裂韧性研究

为研究常温下服役480万km后高速列车用SMA490BW耐候钢焊接接头的断裂行为,通过断裂韧度试验获得焊接接头焊缝、热影响区和母材的断裂韧度。结果表明：母材的常温断裂韧度优于焊缝的。通过对微观组织和断口形貌的对比分析,阐明了焊接接头各区域的微观断裂机理,焊缝金属较低的断裂韧度主要是由晶粒粗大和存在粗大的先析铁素体造成的,对新型焊接技术应用于高速列车的设计制造及材料服役性能评估具有非常重要的意义。     

高速列车转向架SMA490BW耐候钢焊接热影响区模拟试验

实验分析高速列车转向架构架用钢焊接接头热影响区的组织性能.采用Gleeble-3500热模拟试验机对SMA490BW耐候结构钢进行焊接时温度循环的模拟,研究了三种焊接线能量状态下两个不同特征热影响区的组织和性能,为焊接工艺的优化提供理论依据.SMA490BW耐候钢的过热温度区间热影响区组织多为贝氏体,并且组织性能根据采...     

SMA490BW耐候钢及其焊接接头的盐雾腐蚀行为

选用转向架构架常用的 SMA490BW 耐候钢及不同焊接工艺的接头为对象,研究其在中性盐雾腐蚀条件下的腐蚀行为,并利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等分析耐候钢及其接头的微观组织、腐蚀形貌、锈层特征及腐蚀产物。结果表明:随着腐蚀时间的增加,耐候钢及其接头的腐蚀失重先增加后降低;腐蚀360 h后,腐蚀产物主要为α-Fe OOH、γ-Fe OOH和Fe3O4;SMA490BW 耐候钢及其接头的耐腐蚀性从大到小依次为 SMA490BW 耐候钢、双丝自动焊接头、单丝自动焊接头、单丝手工焊接头。     

焊接线能量对转向架用SMA490BW耐候钢接头组织与性能的影响

对转向架SMA490BW耐候钢在不同焊接线能量下进行了单丝MAG焊接试验,研究了线能量对接头显微组织与力学性能的影响。结果表明:焊接线能量在10~32 kJ/cm时,随着线能量的增加,焊缝金属中的晶内针状铁素体逐渐转变为条状或块状的铁素体,晶界侧板条铁素体尺寸增大;热影响区晶粒逐渐粗化,粒状贝氏体和晶界的先共析铁素体增加,当线能量达到32 kJ/cm时晶界的先共析铁素体几乎呈网状分布。不同线能量下,焊接接头拉伸试样均断裂于母材。随着线能量的增加,焊缝金属和热影响区的冲击功逐渐减小,对于焊缝金属、热影响区,线能量分别不超过25、32 kJ/cm时,其冲击功满足在-40℃下不小于27 J的要求。     

耐候钢母材与焊丝匹配对焊接接头应力腐蚀性能的影响

对铁路转向架用S355J2W耐候钢和SMA490BW耐候钢匹配不同焊丝(CHW-55CNH,G424M21Z)焊接得到三种接头。采用光学显微镜、电化学测试和慢应变速率试验等对焊接接头的显微组织、电化学性能以及耐应力腐蚀性能进行了研究。结果表明:S355J2W耐候钢配G424M21Z焊丝接头属于高匹配接头,母材与焊缝的强度差距大,容易在接头部位造成应力集中,具有较大的应力腐蚀倾向,其电化学腐蚀倾向最高;S355J2W耐候钢配CHW-55CNH焊丝接头属于高匹配接头,应力腐蚀倾向较低;SMA490BW耐候钢配CHW-55CNH焊丝接头属于低匹配接头,母材与焊缝区的强度相当,接头处的应力集中较小,其应力腐蚀倾向很低,电化学腐蚀倾向也最低。     

SMA490BW耐候钢接头组织及低温力学性能研究

主要研究了SMA490BW耐候钢MAG焊接接头组织,在0~40℃温度范围内对接头进行拉伸、冲击试验,在-40℃进行弯曲试验,检测接头低温力学性能,并对冲击断口进行了分析。结果表明,接头宏观形貌成型良好,未见裂纹和明显的夹渣等焊接缺陷;焊缝组织主要为先共析铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体,焊缝层间区组织为细小等轴晶,层间过热区呈魏氏组织形貌,热影响区的过热区晶粒粗大,正火区为细小等轴晶,不完全重结晶区组织不均匀;在0~-40℃范围内,接头拉伸试样都断裂于母材,抗拉强度和屈服强度均随温度降低而提高,焊缝和母材冲击韧性随温度降低呈下降趋势,热影响区冲击韧性对温度敏感性较小且冲击韧性最好,焊缝冲击韧性最差;在-40℃时,母材断裂模式由韧窝转变为准解理断裂,焊缝为解理断裂,热影响区为韧窝断裂;接头在-40℃条件下弯曲性能良好,未出现裂纹等表面缺陷。     

基于等离子-MAG复合焊的SMA490BW焊接接头残余应力与变形测量

分别采用等离子-MAG复合焊和普通MAG焊,以及在不同的坡口角度条件下,对SMA490BW钢对接接头和T型接头残余应力和焊接变形进行了测量。结果表明,与MAG焊相比,等离子-MAG复合焊可有效地降低接头残余应力和焊接变形,且随着焊缝坡口角度的减小,残余应力与变形相应减小。从降低残余应力和减小变形的角度来看,宜采用窄坡口等离子-MAG复合焊接工艺。     

SMA490BW耐候钢激光-电弧复合焊接接头性能

高速列车转向架服役环境复杂,易受到大气腐蚀,通常使用耐候钢作为转向架材料。SMA490BW耐候钢以普通碳素钢为基础,添加了耐大气腐蚀的Cu、P、Cr、Ni等元素,具备较好的耐腐蚀性。采用激光-MAG复合焊及MAG焊,针对SMA490BW接头性能、微观组织及合金元素波动进行研究。结果表明,复合焊接头组织核力学性能优于MAG焊接接头,且合金元素成分波动较小,在转向架焊接中可实现对MAG焊接工艺的替代和优化。     

40CrNiMoA钢与45钢焊接接头组织性能研究

为探讨40CrNiMoA钢与45钢焊接接头的组织与性能,采用机器人对两者进行焊接。通过X射线探伤,拉伸、冲击试验,显微硬度检测及光学显微镜金相分析对焊接接头进行研究。结果表明:焊缝质量等级达到Ⅰ级;焊缝组织为先共析铁素体、针状铁素体、珠光体组织;40CrNiMoA钢侧热影响区组织为回火索氏体组织+粒状贝氏体+少量铁素体;45钢侧热影响区由粗晶区、细晶区、两相混合区组成。焊接接头的抗拉强度为545MPa,接头冲击吸收功的最小值为40CrNiMoA钢侧熔合线+1mm处的75J。40CrNiMoA钢与45钢焊接后获得工艺性、力学性能良好的接头,可用于2种材料焊接的实际生产。     

转向架用SMA490BW耐候钢超射流过渡焊接工艺试验

采用超射流过渡焊接工艺模式,分别对转向架用SMA490BW钢对接接头和T型接头的底层焊道进行焊接工艺参数优化试验,并研究焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明:在其他焊接工艺条件不变的情况下,当对接接头底层焊道的电流290 A、电压27.8 V、焊速9.4 mm/s和钝边0.5 mm时,T型接头底层焊道的电流280 A、电压27.2 V、焊速6 mm/s和坡口角度50°时,可获得较为理想的焊缝成形。与传统的脉冲MAG焊接工艺相比,超射流过渡MAG焊接工艺的熔深能力更大,焊接接头的屈服强度、抗拉强度和延伸率有所提高,符合焊接工艺评定试验标准的要求。     

转向架用耐候钢焊接接头显微组织和力学性能

以转向架用国产耐候钢S355J2W与进口耐候钢SMA490BW为研究对象,选用进口焊丝G424M21Z与国产焊丝CHW-55CNH进行焊接,获得3种焊接接头。通过金相、硬度、拉伸和弯曲试验,对接头进行显微组织和力学性能研究。结果表明,3种接头的基本力学性均能满足标准要求;1#、2#接头焊缝区硬度比母材区高,拉伸断裂位置在母材处,为高配焊丝;3#接头焊缝区硬度和母材区相当,拉伸断裂在焊缝处,其抗拉强度比1#、2#高,但延伸率及塑性较差,为低配焊丝。     

超声冲击对SMA490BW耐候钢十字焊接接头疲劳性能的影响

采用HJ2-Ⅲ型超声冲击枪对SMA490BW耐候钢十字焊接接头焊趾表面进行超声冲击处理。利用EHF-EM200K2-070-1A疲劳试验机对SMA490BW钢焊态和超声冲击态十字接头试样进行疲劳试验,利用显微硬度计测试焊缝处的力学性能,采用高分辨透射电镜对冲击后的十字接头焊趾区域表面微观组织进行分析。结果表明:焊态、超声冲击态十字接头的条件疲劳极限(2×10~6)分别为165.96、219.28 MPa,超声冲击处理态十字接头的疲劳强度提高了32.13%。经超声冲击处理后焊趾处的显微硬度得到提高,超声冲击处理前后焊趾区的平均硬度为203、228 HV,超声冲击处理后焊趾区的硬度提高了12.3%。焊趾表层的晶粒在超声冲击处理后得到细化,大多数晶粒的尺度在250 nm左右,有少量的晶粒尺度达到纳米级别。     

热处理对9Ni钢焊接接头组织与性能的影响

对9Ni钢焊接接头分别进行了QT处理和IHT处理,采用拉伸、硬度、冲击试验,断口电镜扫描等方法研究了两种热处理对焊接接头显微组织及性能的影响。结果表明,未经热处理时焊缝的组织为细晶铁素体+针状铁素体;QT处理后焊缝的组织为马氏体+奥氏体;IHT处理后焊缝组织为马氏体+奥氏体+铁素体。QT与IHT处理均能使9Ni钢焊接接头的强度、硬度下降,塑性上升;IHT处理后焊接接头的伸长率达到29.0%,塑性优于QT态。经QT和IHT处理后,焊缝的低温冲击吸收能量分别从48 J上升至78 J和100 J;IHT处理可明显提升焊缝的低温韧性,其冲击断口为典型的韧性断裂。     

焊接工艺对SMA490BW耐候钢接头腐蚀行为的影响

目的 研究转向架焊接构架用SMA490BW耐候钢及其在不同焊接工艺条件下制得的焊接接头在模拟工业大气环境下的腐蚀行为。方法 采用周浸腐蚀试验方法,利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和能谱（EDS）等方法,研究了腐蚀产物的表面形貌、锈层结构及相组成。结果 在模拟工业大气环境条件下,SMA490BW耐候钢母材、自动MAG焊接头、手工MAG焊接头的腐蚀失重率呈先增后减的变化规律,其中自动MAG焊接头腐蚀失重率最小,手工MAG焊接头腐蚀失重率最大,而SMA490BW耐候钢母材居于两者之间。耐候钢母材及其焊接接头腐蚀产物的相组成均为γ-FeOOH、α-FeOOH、Fe2O3和Fe3O4。经过150 h腐蚀后,耐候钢母材及其焊接接头腐蚀产物中Cr、Ni、Cu合金元素含量有所差异,其中自动MAG焊焊缝腐蚀产物中Cr、Ni、Cu合金元素含量最高,分别为1.79%、0.23%、0.17%。Cr、Ni、Cu合金元素将直接对耐候钢母材及其焊接接头耐腐蚀性产生影响。结论 与手工MAG焊接头相比,自动MAG焊接头耐蚀性较高的主要原因是焊缝中主要抑制锈层腐蚀的Cr、Ni、Cu合金元素含量较高。