焊前热处理对440C不锈钢电子束焊接接头组织与性能的影响

研究了焊前退火和调质2种热处理工艺对440C不锈钢电子束焊接接头的组织和力学性能的影响,分析了2种状态下的组织演变规律、接头拉伸力学性能和硬度分布特点. 结果表明:2种热处理状态的板材经过电子束焊接后,焊缝成形良好,焊缝区域均为马氏体和残留奥氏体组织,呈现出非平衡凝固组织,碳及合金元素以固溶形式存在于马氏体及残余奥氏体中,焊缝区域硬度达到398 HV. 焊前经调质热处理后,母材基体由铁素体转变成回火马氏体和残余奥氏体混合组织,同时部分碳化物固溶在基体组织中,使基体组织硬度提高了60％. 与焊前退火态相比,焊前调质热处理板材经电子束焊接后,可使焊接接头抗拉强度提高20％,焊接热影响区硬度提高35％,但接头的塑性变形能力有所下降,断裂均发生在热影响区.     

超级马氏体不锈钢焊丝MAG焊熔敷金属冲击性能优化

白鹤滩百万千瓦水电机组全部采用国产HS13/5L焊丝进行焊接，成功实现了中国高端装备制造的重大突破. HS13/5L焊丝为水轮机转轮同材质焊接材料，属于13Cr型超级马氏体不锈钢，然而其MAG焊熔敷金属的韧性低于母材，针对此问题，将现有的MAG平焊焊接工艺调整为立向上焊焊接工艺，以提高熔敷金属的冲击韧性.对比分析了平焊、立向上焊熔敷金属的微观组织和冲击性能. 结果表明，立向上焊位置回火热处理态熔敷金属的室温冲击吸收能量达到120 J以上，比平焊位置提高了约40%. 两种焊接位置下的熔敷金属微观组织的相组成无明显差异，焊态组织为淬火马氏体 + 残余奥氏体 + δ-Fe，回火热处理态组织为回火板条马氏体 + 逆变奥氏体 + δ-Fe.立向上焊熔敷金属中的氧化夹杂物密度比平焊位置降低了约22%.平焊和立向上焊熔敷金属冲击断口整体呈现出韧性断裂的特征，立向上焊位置熔敷金属的韧性优于平焊位置.     

35CrMnSiA超高强钢的焊接性试验研究

采用MIG焊焊接超高强钢35Cr Mn Si A,对热处理前后焊接接头组织进行分析,并对热处理后焊接接头进行了硬度测试、拉伸试验、冲击试验及断口分析,从而研究分析了35Cr Mn Si A的焊接性。结果表明:焊态下,焊缝区组织为针状马氏体和少量残余奥氏体,热影响区组织为板条状马氏体、贝氏体和残余奥氏体;热处理后,焊缝组织为回火马氏体和残余奥氏体,热影响区组织为回火马氏体、少量贝氏体和残余奥氏体;焊接接头焊缝区的硬度高于热影响区和母材;焊接接头抗拉强度为1640.8 MPa,伸长率为9.2%,焊缝区冲击功为37.6 J,焊缝区的冲击断口为混合断口。     

焊后热处理对31CrMoV9钢电子束焊接接头组织及性能的影响

研究了31CrMoV9钢电子束焊接接头在焊后去应力退火、焊后调质两种不同焊后热处理状态下的焊缝组织与性能,并与同等强度等级下的母材组织与性能进行了对比研究。结果表明,接头焊后组织为板条马氏体及少量残留奥氏体;焊缝经调质处理后,组织为相对均匀的回火索氏体,接头力学性能与母材相当,相比于焊后去应力退火处理,焊缝冲击性能大幅提高。两种类型的焊后热处理均未消除焊缝柱状枝晶等凝固组织形态,但焊后调质工艺可减轻焊缝柱状枝晶组织偏析,并使之细化,使得焊缝与母材的组织与硬度更加均匀;焊后经多次重复淬火,焊缝经检测均未见裂纹,说明焊后采用调质工艺可行,这为提高焊缝冲击性能提供了可行工艺路线。     

超高强度钢35CrMnSi惯性摩擦焊接头组织与性能

对35CrMnSi超高强度钢进行了惯性摩擦焊试验研究,对热处理前后焊接接头组织、显微硬度进行分析测试,并对热处理后焊接接头进行了拉伸性能、冲击性能及拉伸断口分析。结果表明:焊后接头焊缝组织为板条马氏体与残余奥氏体,热力影响区组织为细小的马氏体、索氏体、珠光体和铁素体混合组织;热处理后焊缝组织为回火马氏体与少量铁素体;摩擦焊接头焊缝区的硬度高于热力影响区和母材,热处理后焊接接头硬度趋于一致,焊接接头抗拉强度大于1 890 MPa,断后伸长率大于7. 5%,焊缝区拉伸断口为混合断口;焊接接头冲击吸收能量大于18. 5J。     

不同热处理制度下1Cr11Ni2W2MoV闪光对焊接头的组织与性能

针对1Cr11Ni2W2MoV不锈钢开展闪光对焊试验,研究不同焊后热处理制度对其焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明:采用闪光对焊方法焊接1Cr11Ni2W2MoV,能够获得优质的焊接接头。1Cr11Ni2W2MoV闪光焊焊态下焊缝组织为马氏体和少量的δ铁素体组织,焊接接头具有较好的拉伸性能,但塑性和韧性较差。经过淬火+回火热处理后组织表现为回火索氏体组织,焊接接头的抗拉强度、塑性和韧性等性能均得到改善。在1000℃油淬+570℃回火状态下,焊接接头具有良好的综合力学性能。     

新型耐热钢P91焊缝金属中的马氏体

介绍了P91钢焊缝金属中马氏体组织的形态及形成条件,分析了焊缝金属中马氏体组织的影响因素,探讨了马氏体组织对焊缝金属韧性的影响,提出了马氏体形态控制机理。结果表明,P91钢焊后状态的焊缝组织为板条马氏体+δ铁素体,焊后热处理状态的组织为回火马氏体+δ铁素体+碳化物,回火马氏体的板条碎化且板条间的位向消失,位错密度变小,焊缝中马氏体形态的变化在很大程度上受焊接热输入控制。在马氏体组织的影响因素中,合金元素及其优化含量对形成细小板条马氏体有重要影响,合理的焊接工艺参数(如小的焊接热输入、较低的预热温度和较低的层间温度)和焊后回火温度,对获得细小板条马氏体有益,焊接方法中,以钨极氩弧焊形成的马氏体形态最细小,埋弧焊缝马氏体最粗大,焊条电弧焊缝马氏体也较粗大。马氏体形态与焊缝韧性之间存在对应关系,即粗大板条马氏体的焊缝韧性很差,而细小板条马氏体的焊缝韧性优良。优化的合金系统和化学成分是控制板条马氏体形成的必要条件,而合理的焊接条件和工艺参数则是控制细小回火马氏体形态的充分条件,二者缺一不可。推荐了一项有效改善P91钢焊缝韧性的创新工艺,该工艺使得焊接工艺变得较为宽松,具有推广价值和应用前景。     

回火温度对10Ni5CrMoV钢焊缝组织及性能影响

对10Ni5Cr Mo V钢焊接接头进行了不同焊后回火处理,对比分析了不同回火温度对焊缝组织、硬度以及韧性的影响规律。结果表明:焊后空冷条件下,焊缝组织中存在大量的片状马氏体,韧性较差;冲击断口中出现大面积较平区域,同时基体侧与焊缝侧之间的硬度梯度较大。随着回火温度的升高,焊缝组织中的片状马氏体逐渐减少,板条状回火马氏体逐渐增多,基体侧与焊缝侧之间的硬度梯度逐渐减小,同时断口中的大面积较平区域逐渐减少,韧窝逐渐增多,焊缝的韧性逐渐提高。回火温度为600℃时,焊缝组织主要表现为细小的粒状回火索氏体,基体侧与焊缝侧之间的硬度梯度ΔH降低至150HV,同时断口中出现大量较小较深的断裂韧窝,韧性最好。     

两相区淬火对10Ni5CrMo钢组织与性能的影响

研究了10Ni5CrMo钢经调质处理和淬火 两相区淬火 回火(QLT)热处理后的组织与性能.结果表明,1ONiSCrMo钢经两相区淬火处理后,得到板条状的二次回火马氏体 铁素体的混合组织,并且在板条边界及板条内部析出逆转变奥氏体,该逆转变奥氏体与基体遵从K-S关系.10Ni5CrMo钢经QLT处理后改善了钢的回火稳定性,屈强比降低,尤其是低温韧性显著提高.随着回火温度的升高,逆转变奥氏体的含量增多.稳定的逆转变奥氏体提高了低温韧性.     

重载贝氏体钢轨闪光焊的关键技术及应用实践

贝氏体钢轨具有较高的强度和韧性,但闪光焊焊态接头热影响区中的马贝复相组织(亮带)以及局部的原奥氏体晶界偏析形成的马氏体组织(亮条)对于钢轨焊接来说是一种缺陷组织,并且,正火热处理无法消除。实践表明,焊态或正火闪光焊接头中的该组织由于自身的膨胀,导致接头内部残余应力增大。在钢轨使用过程中,由于滚动接触疲劳应力,出现焊缝水平裂纹、接头压溃等缺陷。消除贝氏体钢轨闪光焊接头缺陷的关键技术是对接头进行热处理,经过正火和高温回火,原奥氏体晶粒细化,马氏体转变成回火屈氏体,残余应力可以有效消除。热处理后的焊接接头在使用过程中表现出了良好的使用性能,经过3亿t运量,未发现产生缺陷,使用情况良好。     

热输入对800MPa级超厚板窄间隙焊缝金属组织和性能的影响

采用三种热输入进行超厚板窄间隙熔化极气体保护焊,借助金相显微镜、扫描电子显微镜及附带EDS系统和透射电子显微镜研究了热输入对焊缝金属组织和性能的影响.结果表明,三种热输入焊缝金属组织主要由板条马氏体、无碳化物贝氏体、M-A组元和残余奥氏体组成.随着焊接热输入的增加,焊缝组织中马氏体含量减少;也使无碳化物贝氏体形核率降低,造成无碳化物贝氏体粗化.并且当贝氏体相变时热输入的增加使碳原子扩散距离变远,促使残余奥氏体形状由膜状向块状转变.另外随着热输入的增加,焊缝金属强度下降,而冲击韧性对热输入不敏感.     

热处理对Fe-Cr-Ni低碳马氏体不锈钢组织及性能的影响

通过真空电弧熔炼方法制备了Fe-13Cr-3.5Ni不锈钢,并系统研究了不同热处理工艺对其微观组织以及硬度的影响。结果表明:熔炼态Fe-13Cr-3.5Ni不锈钢为典型的板条状马氏体组织;经过不同温度固溶和回火处理(600 ℃)后,其组织结构由板条状马氏体和少量残留奥氏体组成,残留奥氏体含量随着固溶温度的升高先增加后减少,而硬度值先降低后升高,硬度最低值为101.5 HRB;在1000 ℃淬火并在不同温度回火后其组织结构由回火板条状马氏体以及残留奥氏体组成,在650 ℃以下回火时,随着回火温度的升高奥氏体含量逐渐增多,当回火温度达700 ℃时,残留奥氏体含量下降,其洛氏硬度值随着回火温度的升高先降低后升高,其硬度值在99~107 HRB范围内。     

10Ni3CrMoV钢CO2激光多层焊的接头组织与性能

与传统电弧焊相比,激光焊接厚板优势明显。采用纯激光焊和激光电弧复合焊等多道焊接技术实现了28 mm厚10Ni3CrMoV钢的高效焊接,采用光学显微镜分析焊缝、热影响区和焊缝重叠区的组织,激光复合焊缝组织主要为针状铁素体,纯激光焊缝、粗晶区和细晶区组织主要为板条马氏体,激光复合焊缝重叠区组织为粒状贝氏体+马氏体,纯激光焊缝和激光复合焊缝重叠区组织为马氏体+少量粒状贝氏体。测试了焊接接头的力学性能,结果表明,激光复合焊缝金属的冲击韧性较高,焊接接头的抗拉强度和屈服强度与母材相当,延伸率略小于母材,焊接接头的最大硬度小于360 HV,弯曲性能合格。     

临界区回火温度对Fe-4Mn-1.2Cr-0.3Cu-0.6Ni中锰钢微观组织和力学性能的影响

研究了临界区回火温度对Fe-4Mn-1.2Cr-0.3Cu-0.6Ni中锰钢组织与力学性能的影响。通过热轧后直接淬火+临界区回火的工艺制备试验钢。采用光学显微镜(OM)、电子探针显微分析仪(EPMA)的扫描功能、透射电镜(TEM)、拉伸试验及冲击试验等对轧后淬火态和回火态试验钢的显微组织及力学性能进行了表征。结果表明,试验钢热轧后淬火可获得较高位错密度的板条马氏体,经过临界区回火后获得在回火马氏体基体上分布残留奥氏体的复合组织。随着临界区回火温度的升高,试验钢的抗拉强度呈升高趋势,而屈服强度先下降后增加,伸长率的变化趋势与试验钢中的残留奥氏体含量相关,冲击性能随临界区回火温度的升高呈先升高后降低的趋势。630 ℃回火后试验钢的拉伸性能最佳,650 ℃回火后试验钢的冲击性能最佳,确定最佳临界区回火温度区间为630~650 ℃。     

Mechanical properties of low-transformation-temperature weld metals after low-temperature postweld heat treatment

ABSTRACT

The as-welded low-transformation-temperature (LTT) weld metal with martensite/retained austenite (RA) dual phase exhibits high toughness and ductility, but the yield strength (YS) is very low. After low-temperature postweld heat treatment at 300°C, the YS, toughness and ductility of dual-phase LTT weld metal increase dramatically, while there is a slight effect on mechanical properties of full martensite LTT weld metal. During the low-temperature postweld heat treatment, carbon atoms diffuse from martensite into RA, which increases the stability of RA. The improvements of mechanical properties for dual-phase LTT weld metal after low-temperature postweld heat treatment are attributed to the increased stability of RA and enhanced transformation-induced plasticity effect.     

Q&P处理低碳中锰钢的显微组织与力学性能

对含硅的低碳中锰钢进行Q&P处理,获得了回火马氏体、新生马氏体和残留奥氏体的混合组织,利用SEM、TEM、XRD和拉伸试验机等检测手段研究不同热处理工艺下微观组织结构及力学性能。结果表明,随着淬火温度的提高,试验钢的抗拉强度先降低后升高,屈服强度则一直降低,总伸长率先升高后降低。淬火温度为250 ℃时,试验钢的综合力学性能最好,抗拉强度为1331 MPa,断后伸长率为17.3%,强塑积可达23 GPa·%。这主要是由于组织中一定比例的膜状残留奥氏体发挥TRIP效应,拉伸变形阶段表现出持续的加工硬化能力,获得更好的强塑匹配。淬火温度为270 ℃时,由于残留奥氏体的稳定性降低,组织内存在大量新生马氏体,使塑性下降。     

锯片基材75Cr1钢的热处理工艺及其组织性能

研究了锯片基材75Cr1钢不同热处理工艺下的组织、晶粒度、碳化物分布以及力学性能。结果表明:780~840 ℃之间淬火,组织为细小的针片马氏体+少量残留奥氏体。随淬火温度升高,硬度略有升高,但均在63 HRC水平附近,晶粒度由10级降至8级,晶粒不均匀程度也更加明显;随回火温度升高,组织由回火屈氏体转变为回火索氏体,细小的颗粒状碳化物增多。800 ℃淬火+540 ℃回火,75Cr1钢组织为回火索氏体,细小碳化物弥散分布,硬度36.5 HRC,具有良好的强度和塑韧性匹配。     

两相区回火温度对含7%锰Q690钢组织和性能的影响

采用SEM、XRD、TEM和Thermo-Calc软件计算等手段研究了两相区回火温度对0.02C-7Mn钢的组织和性能变化的影响。结果表明,淬火后试验钢组织以淬火马氏体为主,伴有极少量的残留奥氏体;两相区回火后,基体组织以回火马氏体为主,出现逆转变奥氏体,空冷后转变为残留奥氏体。随着回火温度的升高,残留奥氏体的含量逐渐增加,在650 ℃回火后到达峰值为18.78%;与此同时出现了6.57%的ε-马氏体。两相区回火后,试验钢的抗拉强度均有下降,但是屈服强度有不同程度的升高,这归因于回火过程中位错密度的下降以及弥散第二相的析出。另外,ε-马氏体的存在不仅迅速降低了屈服强度,而且还损害了韧性。在600 ℃回火后,试验钢具有优异的综合力学性能(横向:抗拉强度为984 MPa、屈服强度为973 MPa,-40 ℃冲击吸收能量为163 J,纵向:抗拉强度为947 MPa、屈服强度为919 MPa,-40 ℃冲击吸收能量为186 J),满足Q690用钢的力学性能需求。     

直接淬火-碳分配处理后高强度钢的组织与力学性能

采用一种中碳低合金高强度钢,在轧后进行直接淬火后再快速升温至400～600℃进行碳分配处理的直接淬火-碳分配(Quenching Partitioning)处理(DQP),研究DQP工艺对钢的组织与力学性能的影响。利用扫描电镜和透射电镜观察组织及析出物的变化,采用X射线衍射仪分析了钢中残留奥氏体体积分数。结果表明:DQP处理后,钢的组织为板条马氏体组织和残留奥氏体。马氏体板条宽150～250 nm;残留奥氏体位于马氏体板条间,随工艺参数不同,其体积分数在4%～8%。钢中析出物尺寸大多为20 nm左右。经过DQP处理后,钢的抗拉强度达到1200 MPa以上,伸长率15%～17%。-40℃冲击功达到30 J以上。合理的淬火终淬温度可以获得更多残留奥氏体,而升高分配温度会增加析出、并使析出物长大,这是提高钢的强度和韧性的主要原因。     

Ni含量对淬回火态40CrNiMo钢显微组织和力学性能的影响

使用直读光谱仪、扫描电镜、X射线衍射仪和力学试验设备,研究了Ni含量对淬回火态40CrNiMo钢的显微组织、残留奥氏体含量、硬度、室温抗拉强度和室温冲击性能的影响。结果表明,随着Ni含量从1.346%增加至1.618%,40CrNiMo钢的显微组织、残留奥氏体含量无明显变化,但α-Fe的晶格畸变增大;在不同回火温度下,试验钢的硬度均提高5~10 HV;450 ℃回火的高Ni含量钢的抗拉强度比低Ni含量钢高78 MPa,抗拉强度的提高幅度则随着回火温度的升高而减小;然而在残留奥氏体含量几乎不变的条件下,Ni含量增加反而会使450、500 ℃回火后钢的冲击吸收能量降低约50%。