热处理对变形AZ80镁合金组织和硬度的影响

研究了变形AZ80镁合金在不同热处理条件下组织和硬度变化。结果表明:镁合金在150~250℃退火时,晶粒先增大后减小,最终晶粒细小且均匀;但保温时间较长,退火温度为300~350℃时,晶粒尺寸比较稳定;在400℃退火处理后,短时间内晶粒立即出现异常长大现象,晶粒粗大且不均匀,合金性能较差。退火处理的最佳温度为280~350℃。热处理温度对AZ80镁合金的硬度值有显著影响,但退火处理时间的影响却不明显。     

X80管线钢焊接热影响区组织和性能分析

采用焊接热模拟技术和金相显微组织分析技术,对首钢研制开发的X80热轧板卷在不同焊接热循环下的组织和力学性能变化规律进行了深入分析.结果表明,粗晶热影响区是X80管线钢焊接热影响区中冲击韧性较差的区域,存在严重脆化.粗晶热影响区脆化是由于晶粒的粗化以及粒状贝氏体、上贝氏体、M-A组元等非平衡中低温转变产物数量增多造成的,且其冲击韧性随着t8/5的增加而降低.细晶热影响区是X80管线钢焊接热影响区的软化区域,软化程度随着焊接热输入的增加而增加.     

碳化钒析出对X80管线钢焊接热影响区韧性的影响

通过Gleeble-3500热模拟机对钒(V)含量分别为0.06%和0.02%的X80管线钢进行了峰值温度为1350℃和750℃的焊接热模拟试验,利用硬度计和光学显微镜(OM)分别分析了焊接热模拟试样硬度和试样中马氏体-奥氏体岛状组织(M-A)的数量、尺寸和形貌。利用透射电镜(TEM)对母材、粗晶区和部分相变区中粒子析出进行了表征。结果表明,与0.02%含V量X80管线钢相比,0.06%含V量的X80管线钢由于V含量较高,在受到多道次焊接热循环影响时,部分相变区有较大量碳化钒(VC)粒子析出,明显阻碍位错运动,使其强度明显提高的同时脆性增大、塑性变形难以进行,导致其焊接热影响区韧性下降。     

高强韧特厚桥梁钢板焊接热影响区的组织与性能

采用Gleeble 3800试验机模拟60 mm特厚高强韧桥梁钢板热影响粗晶区（CGHAZ）的焊接热循环,通过金相分析、硬度测试和示波冲击试验研究了焊接热输入量E、二次峰值温度T_P²对CGHAZ显微组织与性能的影响。结果表明,单道次焊接热模拟工艺条件下,随着焊接热输入量的增大,一次粗晶区（CGHAZ）组织由细板条贝氏体（LB）逐渐转变成粒状贝氏体（GB）,而冲击吸收能量和显微硬度值随着焊接热输入量的增大而减小;焊接热输入量不大于50 kJ/cm时,试验钢板具有较好的冲击性能,M-A组元粗化,冲击性能下降。在双道次焊接热模拟工艺条件下,E=30 kJ/cm时,冲击吸收能量随着T_P²的增大呈现出先上升后下降的趋势;T_P²=750 ℃时,冲击性能最差,表现出临界粗晶热影响区脆化。     

X80与X100管线钢粗晶区SHCCT曲线的比较研究

采用相变仪DIL805A/D将X80、X100管线钢空心微缩管状试样,以200℃/s加热至1 350℃,保温10 s后以1~200℃/s的不同速度冷却至室温,在分析显微组织、硬度和相变温度的基础上获得两种管线钢的粗晶区SHCCT曲线。对比发现,随着冷却速度的增加,X80与X100的相变温度均降低,而硬度都增加;在相同冷却速度下,X100的相变温度明显低于X80,硬度却更高。对于X100管线钢,当v10℃/s时,粗晶区为GB、QF和M-A组元的混合组织;当10℃/s≤v≤50℃/s时,组织由GB、BF和M-A组元组成;当v50℃/s时,出现LM组织,当v100℃/s后转变为LM和M-A组元的混合组织。而X80管线钢只有当v≥25℃/s时才出现BF,v100℃/s时开始出现LM组织。     

Modeling of temperature field and grain growth of a dual phase steel DP980 in direct diode laser heat treatment

The temperature field due to heating from a high-powered direct diode laser is calculated first by using an experiment-based finite element model. The Monte Carlo method is applied, which uses the calculated temperature history as thermal loading to obtain the grain growth in the heat-affected zone (HAZ) of dual phase steel DP980. The martensite decomposition in the heat treatment is considered to be a function of the scanning speed. Numerical results demonstrate that the increased scanning speed of the laser beam under laser power of 2 kW decreases the temperature gradient in the HAZ, resulting in finer martensite grains and a smaller percentage of martensite decomposition in the HAZ. This is in good agreement with the experimental data.     

MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTY DEVELOPMENT IN THE SIMULATED HEAT AFFECTED ZONE OF V TREATED HSLA STEELS

The simulated heat affected zone （HAZ） of the high strength low alloy （HSLA） steels containing 0%, 0.047%, 0.097% and 0.151% vanadium, respectively, were studied with Gleeble-2000 thermomechanical simulator to determine the influence of vanadium addition on the mechanical properties of the HAZ. The HAZ simulation involved reheating the samples to 1350℃, and then cooling to ambient temperature at a cooling rate of 5℃/s ranging from 800 to 500℃ （△8/5=60s）. The mechanical properties including tensile strength and -20℃ impact toughness were conducted. The microstructures of the base steel and the simulated HAZs were investigated using optical microscope, scanning electron microscope （ SEM ） and transmission electron microscope （TEM）. Based on the systemutic examination, the present work confirmed that about 0.05% vanadium addition to low carbon low alloy steels resulted in expected balance of strength and toughness of the HAZ. And more than 0.10% levels addition led to detrimental toughness of the HAZ SEM study showed that the simulated 0.097% and 0.151%V HAZs consisted of more coarse ferrite plates with greater and more M-A constituents along austenite grain and ferrite plate bound- aries. The impact fracture surfaces of the simulated 0.097% and 0.151%V HAZs showed typically brittle mode with predominant cleavages. The size of the facet in the fracture surface increased with increasing vanadium level from 0.097% to 0.151%.As a result, the simulated 0.151% V HAZ has the lowest impact toughness of the four specimens.     

热水器内胆焊缝热影响区缺陷分析

对热水器内胆进行水压测试时,水管环焊缝周边开裂是导致产品不合格的主要因素,给企业带来较大损失。以某品牌热水器内胆为研究对象,借助扫描电镜、金相显微镜和宏观观察等检测手段探讨并分析出现水压开裂的原因。研究表明,热影响区在焊接前受到塑性变形,易形成应力集中,存在摩尔形变储存能Es,在受到焊接热输入时,该处晶粒易发生再结晶并逐渐长大,形成粗大晶粒,导致水压测试时焊缝出现裂缝甚至断裂。     

OD1422 mm的X80级管线钢SH-CCT曲线测定与分析

采用Gleeble3500热-力学模拟试验机,对外径为φ1422 mm的X80管线钢焊接热影响区(HAZ)在不同冷却速度下的热循环过程进行了模拟,利用热膨胀法绘制模拟焊接热影响区连续冷却组织转变曲线(SH-CCT);结合光学显微组织和硬度测试等分析手段,研究了φ1422 mm的X80管线钢在不同冷却速度条件下焊接热影响区的组织变化规律。结果表明,冷却速度对X80管线钢的相变行为和微观结构具有显著影响。当冷却速度为1 ℃/s时,组织转变为贝氏体;当冷却速度达到7 ℃/s时,开始产生马氏体组织;当冷却速度为20 ℃/s时,组织内较高位错密度的板条贝氏体较多,组织晶粒较小。当冷却速度在7~20 ℃/s之间时,X80管线钢热影响区的显微硬度和冲击性能都大于母材。     

Nb含量和热输入量对X80管线钢焊接粗晶区的影响

以工业含铌X80管线钢为对象,研究了不同Nb含量条件下,焊接热影响区粗晶区中的原奥氏体晶粒和析出的状态;通过对焊接热影响区中粗晶区的热模拟实验,研究了不同热输入下,高Nb管线钢焊接粗晶区的晶粒粗化、显微组织演变、及大角晶界分布等情况。结果表明,高Nb钢的粗晶区范围更窄,粗晶区内的晶粒尺寸更小;经过双道焊的热循环后,高Nb钢粗晶区的析出尺寸更小,没有对韧性有害的大尺寸析出。此外,原奥氏体晶粒的粗化,以及显微组织中大角晶界密度的下降,明显降低了高Nb管线钢焊接粗晶区的韧性。     

热输入对Q500CF钢板焊接热影响区组织和冲击性能的影响

通过埋弧焊试验和Gleeble热模拟试验研究了热输入对Q500CF钢热影响区(HAZ)组织和冲击性能的影响.埋弧焊结果表明,热输入为15～ 50 kJ/cm时,HAZ的-20℃冲击吸收功大于等于146 J;HAZ中熔合线(FL)处冲击吸收功最低且随热输入增大而减小.组织观察表明,随热输入增加,粗晶区组织由15 kJ/cm时的板条贝氏体(LB)和粒状贝氏体(GB)转变为50 kJ/cm时的GB组织;临界粗晶区在晶界上出现了大量l ～7 μm的M-A组元,导致低温冲击韧性恶化.Gleeble热模拟结果表明,热输入为50 ～ 70 kJ/cm时,粗晶区GB组织粗化并导致该区冲击韧性恶化.因此为确保多道焊焊接接头HAZ低温冲击韧性,焊接热输入应限制在15～50 kJ/cm之间.     

Characterization and prediction of the heat-affected zone in a laser-assisted mechanical micromachining process

Laser-assisted mechanical micromachining (LAMM) is a micro-cutting method that employs highly localized thermal softening of the material by continuous wave laser irradiation focused in front of a miniature cutting tool. However, since it is a heat-assisted process, it can induce a detrimental heat-affected zone (HAZ) in the part. This paper focuses on characterization and prediction of the HAZ produced in a LAMM-based micro-grooving process. The heat-affected zone generated by laser heating of H-13 mold steel (42 HRC) at different laser scanning speeds is analyzed for changes in microstructure and microhardness. A 3-D transient finite element model for a moving Gaussian laser heat source is developed to predict the temperature distribution in the workpiece material. The model prediction error is found to be in the 5–15% range with most values falling within 10% of the measured temperatures. The predicted temperature distribution is correlated with the HAZ and a critical temperature range (840–890 °C) corresponding to the maximum depth of the HAZ is identified using a combination of metallography, hardness testing, and thermal modeling.     

紧急水冷及焊后正火对超细晶粒钢接头热影响区组织与硬度的影响

为细化400MPa级超细晶粒钢的粗晶热影响区的晶粒,对其TIG焊接头进行了相变结束前的紧急水冷及焊后正火处理,研究了紧急水冷及焊后正火对热影响区组织和硬度的影响。结果表明,紧急水冷可使粗晶区宽度与空冷条件相比有所减小,但并不能使粗晶区晶粒细化。焊后一次正火可显著细化粗晶区有效粒径,但同时引起细晶区晶粒的粗化。水冷接头比空冷接头热影响区硬度高,正火后每种接头和母材硬度均大幅度降低。仅水冷接头一次正火后的热影响区硬度与原超细晶粒钢母材匹配良好。推荐采用焊后紧急水冷＋一次正火工艺,因其可细化粗晶区的晶粒,并使整个热影响区硬度与原始母材接近。     

组织不均匀性对TA15钛合金电子束焊焊接接头热影响区应变集中的影响

通过对TA15钛合金电子束焊焊接接头热影响区进行纳米压痕试验和小试样拉伸试验,结合基于组织的有限元模拟,研究了热影响区中α相和α'相不均匀性对热影响区应变集中的影响. 结果表明,α'相的屈服强度和加工硬化系数均高于α相,α'相是热影响区中较“硬”的组织,α相是热影响区中较“软”的组织,两种组织具有不同的力学性能,因此热影响区组织具有不均匀性. 组织不均匀性导致其细观应力应变分布不均匀,α'相承受较高的应力而α相有较大的应变,从而引起局部塑性变形的不协调,最终形成沿α相的塑性应变集中带.     

Effect of heat treatment on the microstructure and hardness of C-Cr-W-Mo-V-RE Fe-based hardfacing layer

After different heat treatment processes, the metal compound, the microstructure and the hardness of the C-Cr-W- Mo-V-RE Fe-based hardfacing layers are investigated by means of metallographic microscope, X-ray diffraction （ XRD ）, energy dispersive spectrum（ EDS ）, transmission electron microscope（TEM） and hardness tester. The results show that the hardfacing layers have higher tempering stability and secondary hardening property. After quenching at 820 ℃ ,the hardness value（ HRC37 ） and the microstructure of the layers are similar to that normalized at 820 - 1 000 ℃. The tempering stability and the hardness increases with increasing quench temperature, which is attributed to the amount of the alloy element in the matrix. These results are very helpful for improving the mechanical properties of the hardfacing layers.     

搭接系数对S271钢镍基堆焊层热影响区组织与性能的影响

采用脉冲钨极氩弧焊在核电用S271钢表面堆焊镍基合金,研究不同搭接系数对堆焊接头热影响区微观组织和显微硬度的影响。结果表明:不同搭接系数下热影响区组织规律一致,第二道焊道未搭接区域紧邻熔合线处组织为粗大板条马氏体;搭接区域焊趾部位微观组织为M-A组元;第一道焊道未搭接区域紧邻熔合线处组织为回火马氏体。第二道焊道与搭接区域紧邻熔合线热影响区显微硬度高于460 HV,第一道焊道未搭接区域热影响区显微硬度低于460 HV;搭接系数为50%时,第二道焊道对第一道焊道未搭接区域的回火软化作用最为明显。     

X90钢直缝埋弧焊管焊接接头的组织和性能

利用光学显微镜、扫描电镜分析了某厂生产的X90钢管线钢焊接接头的显微组织,通过硬度试验和冲击试验测试了其硬度和韧性变化规律。试验结果显示,其焊缝为针状铁素体和粒状贝氏体组织,熔合区和粗晶区为粗大粒状贝氏体组织,细晶区为多边形铁素体、珠光体和MA组织,混晶区为粒状贝氏体、多边形铁素体、珠光体和MA的混合组织;热影响区有局部硬化和软化现象,且内焊缝硬度高于外焊缝;试验温度高于-20 ℃时,热影响区的冲击吸收能量和剪切断面率高于焊缝,低于-40～-20 ℃区间某个值后,冲击性能将降低至焊缝性能以下;热影响区的韧脆转变温度约在-50 ℃附近,而焊缝的韧脆转变温度约在-70 ℃附近。     

2.25Cr-1Mo-0.25V耐热钢焊接热影响区热模拟试验研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机和工业模拟热处理炉对2.25Cr-1Mo-0.25V钢进行了焊接热循环和焊后热处理试验,并对其组织和-30℃冲击韧性进行了分析和测试.结果表明:经一次和二次焊接热循环试样的组织均发生粗化,其中一次热循环产生的粗大组织在二次热循环中得到继承,上述组织特点导致该钢焊后热影响区低温冲击韧性恶化.经700℃焊后热处理后低温韧性得到显著提高,且随回火时间的延长韧性进一步提高.断口由处理前的准解理断裂转为韧窝为主的韧性断裂特征.一次和二次焊接热循环后,析出相粒子的形状变得很不规则,且在二次循环后有部分小粒子出现,这可能与焊接快速加热及循环后的冷却过程有关.经焊后热处理后,粒子形貌变的规则并发生粗化.     

铌对高强结构钢大热输入焊接热影响区组织和性能的影响

采用气电立焊和热模拟试验研究了铌对610MPa级高强结构钢大热输入焊接热影响区组织和性能的影响。结果表明,在100kJ／cm的大热输入条件下,铌对实际接头热影响区宽度的影响不明显,其均为7．5～8mm,但铌可加大粗晶区宽度约1．5min,同时不含铌钢粗晶区韧性均高于含铌钢。热模拟试验时在峰值温度1200℃以上,不含铌钢韧性远高于含铌钢;低于1200℃时,随峰值温度降低两者差值逐渐缩小。高的峰值温度下碳氮化铌溶解增加,固溶铌可通过对界面运动的溶质拖曳效应阻碍铁素体长大动力学,促进粗大板条贝氏体的形成：铌的添加不利于大热输入条件下高强结构钢的焊接性能。     

热循环对Q890钢焊接热影响不同区域组织及性能的影响

采用热模拟技术和冲击试验研究经不同峰值温度热循环后Q890钢焊接热影响区的粗晶区、细晶区、不完全相变区和临界粗晶区的组织和韧性的变化规律.结果表明,细晶区冲击吸收功高达222.7 J,具有良好的冲击韧性;而粗晶区、临界区及临界粗晶区冲击吸收功分别为低至56、35.7和16.3 J;分析认为临界区和临界粗晶区中M-A组元主要沿晶界分布造成晶界弱化,晶界处应力集中形成微裂纹,降低其冲击韧性.细晶区中由于原奥氏体晶粒细化,并且大角度晶界取向角θ,在15°<θ<45°范围内的百分比最高为25.7%,能够提高冲击韧性.