1Cr22Mn16N高氮钢激光焊接Ⅰ.焊接保护气体组成和热输入对焊缝氮含量及气孔性的影响

利用CO2激光对1Cr22Mn16N高氮钢进行了焊接,研究了焊接热输入和保护气体组成对焊缝氮含量、气孔的影响.结果表明,在相同激光焊接热输入条件下,随着保护气体中氮含量的增加,高氮钢焊缝中的氮含量略有增加.当采用纯氩作为焊接保护气体时,焊缝氮含量随热输入的增加而减小;当保护气体中的氮比例达到一定比例时,焊缝氮含量随热输入的增加而增大.焊接热输入较小的条件下焊缝易产生气孔,较大的热输入将抑制焊缝中气孔的产生,而且保护气体中氮含量越高,焊缝中产生气孔的倾向越小.     

1Cr22Mn16N高氮钢激光焊接——Ⅱ.焊缝组织与性能

为了研究高氮钢激光焊接接头焊缝区组织、性能特性,利用CO2激光对1Cr22Mn16N高氮钢进行了焊接,研究了焊接热输入和保护气体组成对焊缝组织、性能的影响.结果表明,高氮钢激光焊接焊缝组织均为奥氏体和少量的δ铁素体.当焊接热输入增大时,δ铁素体的尺寸显著增大.高氮钢激光焊接接头均没有出现软化区.随着热输入的减小,焊缝区的平均硬度升高;随着保护气体中氮气比例增大,焊缝区的硬度增加.当热输入减小时,焊缝韧性上升,而保护气体的组成对焊缝冲击吸收功的影响不大.     

1Cr22Mn16N高氮钢激光焊接II.焊缝组织与性能

为了研究高氮钢激光焊接接头焊缝区组织、性能特性，利用CO2激光对1Cr22Mn16N高氮钢进行了焊接，研究了焊接热输入和保护气体组成对焊缝组织、性能的影响。结果表明，高氮钢激光焊接焊缝组织均为奥氏体和少量的占铁素体。当焊接热输入增大时，占铁素体的尺寸显著增大。高氮钢激光焊接接头均没有出现软化区。随着热输入的减小，焊缝区的平均硬度升高；随着保护气体中氮气比例增大，焊缝区的硬度增加。当热输入减小时，焊缝韧性上升，而保护气体的组成对焊缝冲击吸收功的影响不大。     

焊丝含氮量及焊接电流对高氮钢焊缝组织和性能影响

针对高氮奥氏体不锈钢焊接过程中由于N元素逸出引起气孔、导致力学性能恶化的问题,利用相图计算软件设计并制备了含氮量为0.35%和0.85%两种奥氏体不锈钢焊丝,系统地研究了氮含量和焊接电流对高氮钢焊缝气孔倾向性、微观组织以及力学性能的影响规律. 结果表明,高氮钢焊缝气孔倾向和力学性能与焊接电流、焊丝氮含量密切相关:随着焊接电流增加,氮含量0.35%的高氮钢焊缝抗拉强度和断后伸长率均增加,未出现气孔;而氮含量0.85%的高氮钢焊缝具有很高的气孔倾向,抗拉强度和断后伸长率变化不大,当焊接电流增大到一定值后,气孔倾向性明显降低.     

保护气体中氮气比例对高氮钢双面同轴TIG焊接工艺性的影响

针对高氮低镍奥氏体不锈钢开展了双面同轴TIG自熔焊试验，分析了保护气体成分对电弧电压、电弧形态、钨极形貌、焊缝气孔与含氮量的影响规律. 结果表明，随着保护气体中氮气比例的提高，平均弧压以三次函数的速度增大，波动程度亦随之呈增大趋势；氮气的加入导致电弧显著收缩，焊后钨极表面覆盖棕褐色氮化钨薄层，同时焊接飞溅增大，电弧出现周期性“尾焰反射”现象，焊接稳定性随氮气比例提高而变差；随保护气体中氮气比例的提高，焊缝气孔数量和最大气孔尺寸同时增加，焊缝含氮量先增大后趋于稳定；为了降低焊接不稳定和焊缝气孔的不利影响，保护气体中氮气的比例应低于20%.     

高氮奥氏体不锈钢平衡态下焊缝含氮规律研究

氮损失是高氮钢焊接中面临的主要问题,文中在平衡试验条件下研究了保护气体组成、焊丝成分及冷却速度等因素对熔池中氮含量变化的影响规律。经系统研究可知,增加焊丝中的氮含量利于提高熔池总的氮含量,焊丝中的氮含量由0.15%增加到0.60%的过程中,熔池氮含量变化趋势较明显,而当焊丝氮含量超过0.60%后,其对熔池氮含量的影响不再明显;增加保护气体中氮气比例可使钢中氮含量持续增加,同时当体系总压强由0.1 MPa增至0.15 MPa时,熔池中氮含量相应地由0.48%提高到0.61%,增幅达27%;提高焊件的焊后冷却速度可便焊缝中的氮含量增加。平衡试验条件下,水冷、油冷和空冷条件下钢中的氮含量高于炉冷条件下的氮含量,实际焊接中可通过提高焊后凝固速度达到熔池固氮的目的。平衡试验条件下的研究结论为高氮钢焊接过程提供了有力的理论指导。     

高氮奥氏体不锈钢氩弧焊的重熔特征

焊接性是影响高氮奥氏体不锈钢(高氮钢)应用的一个重要因素.为了研究高氮钢的焊接特性,对此钢进行氩弧焊重熔试验,分析了熔融时间对焊缝特性的影响.试验结果表明,随着熔融时间的增加,焊缝中铁素体的含量增加.同时发现焊缝中存在热裂纹、气孔等焊接缺陷.低熔点硫化物共晶相是焊缝具有较强裂纹敏感性的主要原因.熔融时间显著影响焊缝中气孔的形成.     

高速列车转向架焊接构件的组织与性能研究

研究了不同氮比例的Ar+N2保护气对高速列车转向架构件用双相钢焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明,随着氮气比例的增加,焊缝区和热影响区的显微硬度逐渐下降,且同一保护气条件下,硬度从大至小分别为焊缝区>热影响区>母材区;随着氮比例的增加,焊缝区和热影响区的冲击功先增加而后降低,当氮气含量为4%时取得极大值,且热影响区的冲击功高于焊缝区;2%~4%氮气+氩气的混合比例是最佳的焊接气体保护工艺。     

氮含量对高氮钢PMIG焊接头组织和性能的影响

文中采用H307Mo焊丝,开展了高氮钢PMIG焊接工艺试验,重点分析了焊缝中氮含量对接头组织和性能的影响,并通过调整工艺参数,控制焊缝中氮的含量.结果表明,当焊缝中氮含量低于0.24%时,焊缝以FA模式凝固,焊缝组织为骨架状铁素体枝晶和奥氏体基体组成,并且随着氮含量的提高,铁素体含量降低,显微硬度逐渐下降;当焊缝中氮含量高于0.30%时,焊缝以A模式凝固,组织为单相奥氏体枝晶组织,随着焊缝氮含量的提高,奥氏体枝晶不断增大,显微硬度逐渐提高.随着氮含量的提高,焊缝中气孔逐渐增多,冲击韧性呈现先增大后减小的趋势.     

高氮钢焊缝的组织和冲击性能研究

采用双层气流保护TIG焊接方法,有效地向高氮钢液态熔池过渡活性组元O,使熔池对流形式由外向对流转变为内向对流,获得窄深型焊缝;窄深型焊缝有效降低熔池表面宽度,减少了焊缝N元素的溢出.研究了不同热输入下(不同电流下)熔池形貌和焊缝冲击韧性的变化规律,结果表明,随着焊接热输入的增加,焊缝δ铁素体含量增加,焊缝冲击性能没有明显变化.冲击断口的SEM观察显示,冲击断口含有大量短而深的裂缝和"骨架状"撕裂的界面,经EDS分析,开裂位置为δ铁素体.高氮钢焊缝中的δ铁素体和奥氏体界面结合强度低,在承受冲击载荷时两相界面首先开裂,裂纹沿两相界面迅速扩展,引起焊接接头脆性断裂.     

焊接热输入对800MPa级低合金高强钢焊接接头组织性能的影响

在不预热的条件下,采用熔化极气体保护焊接方法对800 MPa低合金高强钢进行焊接,研究了焊接热输入对焊接接头的微观组织和性能的影响。结果表明:四种热输入条件下,焊缝区显微组织都有针状体素体组织,随着热输入增加,焊缝区的贝氏体组织减少,先共析铁素体和块状铁素体产生,针状铁素体呈现先增加后减少的趋势。随着热输入的增大,焊接接头的抗拉强度逐渐降低,而低温冲击韧性则先升高后下降。当线能量为14.66 k J/cm时,接头获得了良好的综合性能。     

2A97铝锂合金激光焊接特性

对厚度为2.0 mm的2A97铝锂合金进行了无填丝的激光焊接试验.通过拉伸试验、显微硬度计、光学显微镜以及扫描电镜研究了不同焊接热输入(激光功率、焊接速度)下焊接接头组织和性能.结果表明,随焊接热输入的增加,焊接接头系数增大,该厚度下2A97薄板最佳的焊接热输入为0.9~0.95 kJ/cm,此时接头系数可达到0.8左右.焊缝中的柱状晶分布区是强度最低区域,随焊接热输入的降低,焊缝区域中粗大的柱状晶所占比例增大,同时有伴随大量气孔出现,导致接头系数降低.     

热输入对高钼Q420钢焊接接头组织和性能的影响

通过拉伸实验、硬度试验、冲击试验和组织观察研究热输入对高钼Q420钢CO2气体保护焊焊接接头组织与性能的影响,借助Image Pro-Plus 6.0软件测量了焊缝中先共析铁素体、侧板条铁素体和针状铁素体的体积分数比例。结果表明:随着焊接热输入的增加,先共析铁素体和侧板条铁素体组织的含量均逐渐减少,针状铁素体逐渐增加;当焊接热输入为11.68 k J·cm-1时,针状铁素体体积分数达到最大值81.31%。随着针状铁素体体积分数的增加,焊缝金属的低温冲击韧性增加。     

冷却速率对高氮钢焊缝组织和性能的影响

研究了水冷和空冷条件下高氮不锈钢焊缝金属微观组织和力学性能的变化规律,讨论了冷却速率对高氮不锈钢焊缝微观组织和力学性能的影响规律. 结果表明,冷却速率增加能够有效增加高氮钢焊缝金属中的氮含量,尤其对于含氮量0.85%的高氮含量焊丝,增氮效果更明显. 冷却速率增加对高氮钢焊缝金属抗拉强度提高程度取决于焊丝中的氮含量,对于低氮含量高氮钢焊丝,冷却速率增加能够显著提高焊缝金属抗拉强度,当焊丝中氮含量超过0.58%时,冷却速率增加对焊缝金属抗拉强度影响不大,最终接头强度达到850 MPa.     

16Mn钢混合气体保护焊时焊缝金属中气体含量变化的规律

用SQM-1型脉冲加热气相色谱仪联合测定了以Ф1．6mmH08Mn2Si焊丝在混合气体保护下焊接16Mn钢时焊缝金属中的氧、氮及残余氢的含量。试验结果表明，随保护气中CO2含量的提高，焊缝金属中的氧、氮及残余氢含量增加，但增加幅度随CO2含量的提高而减小；随焊接电流的增大，焊缝金属中的氧、氮及残余氢含量下降，但下降幅度随电流的增大而减小；同时，经过回归分析，得出了该焊接条件下焊缝金属中氧、氮及残余氢与混合保护气体CO2含量和焊接电流关系的数学模型，用该数学模型计算的结果与试验数据有良好的一致性。     

镁合金激光焊接气孔问题的实验研究

对变形镁合金AZ31B、AZ80A,砂铸镁合金AM60B、AZ91D及压铸镁合金AM50A激光焊接气孔倾向进行研究.研究表明:变形镁合金激光焊气孔倾向很小,在较宽的焊接工艺参数范围内均能得到无气孔的焊缝. 砂铸镁合金AM60B及AZ91D激光焊时气孔对气体保护条件非常敏感,在侧吹气体保护角度及流量选择不合适时气孔率非常高,在优化的气保护条件下可得到气孔率较低的焊缝.而压铸镁合金AM50激光焊缝中气孔问题非常突出,调整工艺参数无法解决气孔问题,焊接过程中的加热及添加填充材料可以在一定程度上减少气孔.     

高氮不锈钢结构件的焊接新工艺

在高氮奥氏体不锈钢结构件的焊接制造中,利用多股绞合焊丝在电弧能量分布、对熔池有搅拌作用、成分易调控等方面的优势,显著减少焊缝内的气孔,以较低的焊接热输入抑制了焊缝中第二相析出物形成和热影响区组织的改善。对高氮不锈钢的GMAW接头的组织、硬度、力学性能进行分析和成分优化,满足了该种材料用于重要焊接结构批量制造的工程要求。     

无镍高氮奥氏体钢焊接接头氮含量的预测

针对32Mn-7Cr-0.6Mo-0.3N氮强化奥氏体钢，采用TIG焊接方法研究了焊缝中氮含量与保护气氛中氮气添加比例的关系，并根据Sieverts定律推导并建立了上述关系的数学模型。     

焊接热输入对30CrMo钢焊接接头力学性能的影响

为了解决30CrMo锻焊曲轴的焊接质量问题,研究了焊接热输入对30CrMo钢焊接接头力学性能的影响规律,并针对焊条电弧焊(SMAW)和CO_2气体保护焊(GMAW)两种方法,找出了适合的焊接热输入范围。结果表明:随着热输入的增加,采用焊条电弧焊和CO_2气体保护焊的焊接接头抗拉强度均呈现下降趋势;采用焊条电弧焊的焊缝区和热影响区冲击功先增加后减小;采用CO_2气体保护焊的焊缝区冲击功减小,而热影响区冲击功先增加后减小;采用焊条电弧焊的热影响区硬度呈下降趋势,采用CO_2气体保护焊的热影响区硬度变化较小;采用两种焊接方法的焊缝区域硬度值总体呈降低趋势。当预热温度为220℃,热输入在8~24 kJ/cm范围内,采用焊条电弧焊和CO_2气体保护焊的焊接接头抗拉强度均能满足要求;热影响区及焊缝区域硬度值均低于350HV,不易产生冷裂纹。该工艺参数范围已成功应用于某30CrMo锻焊曲轴的焊接中,焊接质量良好,满足质量要求。     

热输入对DP600双相钢激光焊接接头力学性能的影响

通过焊接接头显微硬度和拉伸测试,研究了光纤激光焊接0.7 mm厚DP600双相钢在不同热输入下的力学性能。结果表明,不同热输入下的接头硬度分布规律基本相同,当热输入较大时,HAZ外侧出现软化,HAZ软化程度随热输入增大而增加,HAZ软化位置随热输入增大而与焊缝中心的距离逐渐增大。但HAZ软化基本不影响接头力学性能,不同热输入的接头拉伸试样均断裂在母材,接头强度与母材相当而伸长率略有下降。