超窄间隙焊接Q235/1Cr18Ni9Ti异种钢接头组织及力学性能

超窄间隙焊接厚壁异种钢具有高效、低成本、接头力学性能优良的独特优势.文中研究了Q235/1Cr18Ni9Ti异种钢超窄间隙焊接接头的微观组织及力学性能.结果表明,打底焊的熔池以FA模式凝固,凝固组织为细小的奥氏体等轴晶及少量枝晶状铁素体.填充焊和盖面焊在靠近熔合过渡区的熔池区域以AF模式凝固,凝固组织为奥氏体胞状晶及胞状晶间铁素体,在远离熔合过渡区的熔池区域则以FA模式凝固,凝固组织为奥氏体柱状树枝晶及少量骨架状铁素体.异种钢超窄间隙焊接接头的抗拉强度和弯曲性能优良,Q235一侧HAZ未出现软化,熔合过渡区及其一侧HAZ的韧性优于焊缝区.     

C-Mn-Ti-B超高强度钢焊接熔合区的形成过程及其组织转变

研究了C—Mn—Ti—B超高强度钢焊接熔合区及其组织转变，发现焊接接头的最高硬度位于熔合区和富奥氏体带，而不是通常所认为的淬火区；富奥氏体带的化学成分及浓度接近于焊缝金属中的成分与浓度。考虑焊接接头所经受的热循环、元素扩散以及室温下焊接接头的组织、成分变化，提出了一种新的富奥氏体带形成机制并建立了熔合区的过程模型。该模型认为：焊接热作用下的焊接接头可划分为三个特征区域：熔化区、固液共存区和固相区；在冷却过程中，熔化区转变为富奥氏体带和焊缝混合区(α γ组织)；固液共存区转变为熔合区；固相区转变为通常意义下的纯热影响区和未发生变化的基体。根据此模型，成功地解释了熔合区类马氏体组织和含碳硼化物(Cr、Fe)23；(C、B)6的转变机理。     

Cr15Mn9Ni1N不锈钢焊接接头的组织及凝固模式

分析了Cr15Mn9Ni1N奥氏体不锈钢钨极氩弧焊接头的组织.结果表明:在靠近熔合线的热影响区,经过高温焊接热循环后析出较多的δ铁素体.大线能量时其范围增大;靠近熔合线焊缝金属的组织为奥氏体胞晶中分布着残留蠕虫状δ铁索体:焊缝中心区域为奥氏体树枝晶中分布着残留骨架状δ铁素体;大线能量接头的熔合线处的组织为奥氏体晶粒上分布侧板条形8铁素体,而小线能量时为奥氏体品粒.分析认为:焊缝金属的凝固模式为δ铁素体先从液相中析出,随后通过固态相变转变为奥氏体,未转变的残留δ铁素体以蠕虫状、骨架形或侧板条的形态分布于奥氏体中.Hammar-Svensson Cr、Ni当量公式适于预测这种钢焊缝金属的凝固模式.     

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.     

异种奥氏体钢焊接接头显微组织结构分析

研究了高锰奥氏体钢焊接接头性能和显微组织结构,在熔合线上不同合金元素成线性过渡,其显微组织与母材和焊缝组织相同,均为奥氏体加铁素体,显微硬度分析也证实了这点。说明用Ｎｉ－Ｃｒ奥氏体钢焊接材料焊接高锰奥氏体钢,可获得性能优良的焊接接头。     

GH3044合金激光焊接接头组织和变形均匀性

对GH3044高温合金进行光纤激光自熔焊对接实验,结合OM、SEM、EDS、XRD和预拉伸变形等分析方法研究焊接接头的焊缝形貌、组织变化特征和力学性能,讨论焊缝金属快速凝固过程中的相变及元素偏析。结果表明:热输入的增加会导致熔化的金属量增加,熔池的Marangoni对流效应更明显;焊缝金属上部和下部区域为粗大的柱状晶,中部区域为尺寸较小的柱状晶,熔合线靠近焊缝附近区域为细小树枝晶,热输入较小时,焊缝中心区域有等轴晶生成;焊缝组织主要为γ相、共晶(γ+M_6C)相,EDS分析表明合金元素的微观偏析较弱;靠近熔合线的热影响区组织变化较小,但焊缝、热影响区的硬度均高于母材的;随着热输入的减小,焊接接头的硬度、抗拉强度逐渐增大,抗拉强度最大为865 MPa,伸长率为43%。     

A557焊条填充10Ni5CrMoV钢接头熔合区的凝固组织研究

采用光学显微镜、显微硬度计和扫描电镜＋X射线能谱仪研究了A557焊条填充10Ni5CrMoV钢接头熔合区的凝固组织。结果表明：只有微分干涉相衬法光学金相才清晰地显示了熔合区扩散过渡层存在白亮、光滑、无胞状柱状凝固特征的“白亮带”和具有胞状凝固特征的后续熔化滞留层。“白亮带”是平面生长形成的“平面晶”，它是在温度梯度较大、生长速度较低时出现，其显微组织为单相奥氏体。后续熔化滞留层是胞状生长凝固形成的，且有较多的合金元素扩散进入该层，但没有对流传质，这充分说明该层的后续熔化和滞留行为。     

LNG船用因瓦合金脉冲 TIG搭接仰焊 工艺研究

采用搭建的薄板搭接仰焊系统进行1.5/0.7 mm因瓦合金搭接脉冲TIG仰焊位置焊接,测试和分析焊缝宏观成形、微观组织和力学性能。研究结果表明,焊缝特征尺寸L(a焊接长)与P(熔深)随脉冲峰值电流增加而明显增加,但R(焊喉)随峰值电流变化不明显。焊缝区由具有胞状晶亚结构的粗大奥氏体柱状晶组成,热影响区由粗大的等轴晶组成,熔合区由平面晶区和半熔化区构成。热影响区硬度明显低于焊缝和母材,接头最大拉伸承载力均为约4 300 N,所有接头断裂位置均在熔合区。     

ZG28NiCrMo与16Mn异种钢手工电弧焊接头组织及性能研究

采用A307焊条对ZG28Ni Cr Mo铸钢和16Mn低合金高强钢进行了手工电弧焊,通过金相分析,拉伸、冲击及显微硬度测试研究了异种钢焊接接头的组织及力学性能。结果表明,焊缝中心组织为奥氏体+铁素体;ZG28Ni Cr Mo钢一侧熔合区形成脱碳层和柱状晶区,使显微硬度值显著下降;ZG28Ni Cr Mo钢侧热影响区的组织为铁素体+珠光体组织,与其母材相比有软化现象。16Mn侧热影响区没有硬度损失,16Mn钢与焊缝的熔合线处存在一层奥氏体单相区,硬度为220HV,高于焊缝中心和16Mn钢母材。焊接接头拉伸断裂于16Mn母材处,平均抗拉强度为515MPa。ZG28Ni Cr Mo钢侧热影响区的冲击韧性较差,而16Mn侧热影响区的冲击韧性优于焊缝中心。     

380MPa级车轮钢闪光对焊接头组织性能与失效机制

针对380 MPa级车轮钢闪光对焊接头组织性能及其滚弯成型失效机制进行了研究。结果表明,车轮钢焊接接头部位分为焊缝区、熔合区、粗晶区和母材区四部分,组织主要由铁素体+魏氏体+贝氏体组成。其中粗晶区的维氏硬度最大,母材区的维氏硬度最小。焊缝滚弯成型失效的主要原因是焊接接头处存在两种非金属夹杂物,一种是由Fe、Al、Si和O元素组成的外来夹杂物,另一种为富含Mn元素的内生夹杂物。因此,解决车轮钢闪光对焊后焊接接头滚弯成型时失效的主要方法是降低原始车轮钢表面氧化层及控制合金Mn含量。     

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。     

SPA-H钢与304不锈钢异种钢焊接接头组织及性能研究

采用钨极氩弧焊对SPA-H钢与304不锈钢进行异种钢焊接,分析测试了不同焊接电流下焊接接头的显微组织、显微硬度和拉伸性能,研究了焊接电流对焊接接头组织及性能的影响。结果表明,随着焊接电流的增加,焊缝组织从定向生长的胞状晶和树枝晶到细化的胞状晶和树枝晶,再到粗大的等轴晶变化;SPA-H母材与焊缝之间存在明显的熔合线,而且随着焊接电流增加,熔合线由窄变宽;焊接接头中的硬度峰值都出现在焊缝区,电流为70 A时焊接接头焊缝和304侧热影响区的硬度值最高,但SPA-H侧热影响区的显微硬度显著低于焊缝区的显微硬度;电流为70 A的试样接头抗拉强度均高于60、80 A的焊接接头,60 A的试样接头抗拉强度和伸长率最低;三种焊接电流下的焊接接头抗拉强度均远高于母材,焊缝满足强度要求。     

无钴马氏体时效钢电子束焊接接头组织与性能分析

对18Ni无Co马氏体时效钢进行了真空电子束焊接,用金相显微镜观察了焊接接头的组织形貌,并测定了焊缝区、热影响区、基体的显微硬度.结果表明,18Ni无Co马氏体时效钢组织为板条马氏体组织,材料焊接性能良好,焊缝区凝固组织为胞状树枝晶,熔合线附近热影响区晶粒发生了再结晶,晶粒长大明显.硬度分布有明显的规律性,焊缝区硬度最低,细晶区硬度最高,熔合线附近的热影响区,离熔合线越远,硬度值越高.在距熔合线2.5 mm处有一个马氏体与奥氏体两相混合的狭窄区域,硬度较其两侧有明显降低.     

预置镍基合金片对异种钢UNGW接头组织及性能的影响

研究了预置镍基合金片对15CrMo/1Cr18Ni9Ti异种钢超窄间隙焊接接头组织及性能的影响。结果表明,预置镍基合金片厚度小于0.6 mm时,15CrMo熔合线附近焊缝区部分区域以A模式凝固并形成奥氏体胞状晶,而其它区域仍以FA模式凝固,其组织为等轴晶奥氏体+枝晶状铁素体,并且焊缝中心无凝固裂纹形成。预置0.9~1.2 mm厚的镍基合金片时,焊缝中心因镍偏聚而以A模式凝固,形成粗大的奥氏体柱状枝晶,并有凝固裂纹形成。预置镍基合金片厚度在0.6~0.9 mm时,可使15CrMo熔合线附近焊缝区的Ni质量分数比填充金属(ER347L)的提高约2%,明显比未预置镍基合金片的接头具有更好的抑制碳扩散效果,但当镍基合金片厚度在0.3~1.2 mm范围内变化时接头抑制碳扩散的效果并无明显变化。焊态的异种钢接头不均匀混合区内存在马氏体层,而热时效后在熔合线附近会形成一定宽度的富碳硬化区及贫碳软化区。     

9%Ni钢焊接熔合区的氢致裂纹与马氏体带的关系

利用金相法、超高温显微镜及超高压透射电子显微镜技术,对9%Ni 钢焊接熔合区马氏体带的特性,拉应力对9%Ni 钢焊接熔合区组织,性能的影响进行了探讨。试验得出用Cr17Ni13Mn8W3奥氏体钢焊条焊接9%Ni 钢时,熔合区马氏体带中包含具有孪晶精细结构的马氏体,该马氏体带的相变滞后于热影响区的马氏体,其中的残余奥氏体稳定性不高,在拉应力作用或低温条件下易于转变成马氏体,从而增加了熔合区氢致裂纹倾向。提出了9%Ni 钢焊接熔合区氢致裂纹形成的模型。     

异种钢焊接接头熔合区中的“富奥氏体带”

用Cr30Ni10型焊条焊接中高碳珠光体异种钢接头时发现,该接头的熔合线焊缝侧附近存在着一条“富奥氏体带”。其组织特征是,在奥氏体基体上分布着不连续的马氏体和铁素体组织。本文就“富奥氏体带”的作用、产生条件、形成机制以及对接头抗裂性和韧性的影响作了分析探讨。试验证明,该“富奥氏体带”的研究对异种钢接头熔合区冷裂纹机制的探讨及焊接生产有一定的指导意义。     

不锈钢复合板界面和焊接接头显微组织分析

通过对称组坯和真空热轧技术,成功制备了不锈钢复合板,其界面过渡层主要包括脱碳层、界面和渗碳层,这主要是由于在温度和压力作用下,合金元素相互扩散所造成的。通过弯曲测试发现界面结合较为优良,无脱层裂纹存在。通过弯管和焊接工艺,获得焊接接头优良的不锈钢复合管,其焊缝、熔合区和热影响区无宏观和微观缺陷存在,不锈钢层热影响区晶粒较为粗大,随着离焊缝距离的减小,碳钢层组织由不完全重结晶区转变为完全重结晶区,又过渡至粗晶区,而不锈钢焊缝随着离熔合区距离的增加,由少量的平面晶转变为胞状晶,最后转变为树枝晶。     

ZK60镁合金薄板光纤激光焊接工艺

主要对厚度为2 mm的ZK60镁合金薄板进行光纤激光焊接工艺研究,分析研究了焊接接头各区域的显微组织和相组成,研究了激光焊焊接速度对ZK60镁合金焊接接头组织的影响规律。试验结果发现,ZK60镁合金焊接时采用适当焊接速度(1 200 mm/min≤v≤2 200 mm/min),焊接接头成形美观,焊缝鱼鳞纹均匀细密,无明显裂纹、咬边及焊瘤等表面缺陷,焊缝上表面有明显的下塌。在一定的激光功率(1 400 W)下,随着焊接速度的提高,熔池体积减小,焊缝的熔宽明显变窄,晶粒尺寸减小,熔合区晶粒的结晶形态变化趋势为胞状晶到树枝晶一直到等轴树枝晶;焊缝组织主要是α-Mg基体和呈连续网状分布于晶界上的Mg-Zn相,该相以颗粒状偏析于晶界。     

高镍铸造合金与18—8不锈钢等离子弧焊接头的显微组织特征

本文采用等离子弧焊（PAW）对环状高镍铸造合金与18-8不锈钢进行焊接。采用金相显微镜、显微硬度计分析焊接接头区的显微组织特征。结果表明,采用PAW焊接方法可以实现环状高镍铸造合金与薄壁18—8钢的焊接：焊缝的显微组织以奥氏体＋少量铁素体为主,并有少量黑色点状碳化物。焊缝中心为等轴晶,两侧为柱状晶。高镍铸造合金侧焊接接头可划分为均匀混合区、不均匀混合区、部分熔化区和热影响区。     

镍管纵缝等离子+TIG焊接接头组织性能研究

针对纯镍焊接时易出现裂纹、气孔、熔合不良等缺陷,采用等离子+TIG双枪焊接方法,进行5 mm厚N6纯镍管纵缝平板模拟试焊,通过正交试验优化焊接工艺参数,并对接头的组织和性能进行了研究。试验结果表明,最优焊接工艺参数下,接头抗拉强度为328 MPa,达到母材的90%;焊接接头中等离子焊接区(焊缝中下层)范围大,焊接接头的断裂属于以韧性断裂为主的混合断裂;分析接头的显微组织可知:N6母材为单相奥氏体组织,焊缝的TIG焊接区(焊缝中上层),由于两次受热,主要由粗大的奥氏体柱状晶组成,焊缝的等离子焊接区是粗大的奥氏体胞状晶。