低合金高强钢激光电弧复合焊热模拟热影响区组织与冲击韧性

研制了一种Mn-Si-Ni-Cr系实心焊丝,用于新型船用440 MPa级低合金高强度(HSLA)钢焊接,采用热输入11.5,16.5和21.5 kJ/cm对该钢材进行了熔化极活性气体保护电弧焊,并使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等设备重点研究了热输入对焊缝组织及性能的影响. 结果表明,随着热输入的增大,焊缝组织先以粒状贝氏体和板条贝氏体为主转变为以针状铁素体为主,再转变为以针状铁素体、侧板条铁素体和先共析铁素体为主,而且焊缝中M-A组元含量、直径大于 1 μm的夹杂物占比和夹杂物的平均直径均逐渐增大;随着热输入的增大,焊缝硬度不断减小,焊缝、熔合线和熔合线 + 2 mm处的冲击韧性均先增大后减小,同时焊缝的耐腐蚀性能也先增大后减小;3种焊接接头的板拉伸弯曲试样均在母材处断裂,弯曲试样均完好.     

热输入对800MPa级水电用钢焊缝组织性能的影响

采用三种热输入对800 MPa级水电用高强钢进行埋弧焊接,研究不同热输入对焊缝金属组织、强度、塑性和冲击韧性的影响。结果表明,三种热输入下焊缝金属组织均以粒状贝氏体为主,并含有少量的板条贝氏体、铁素体和残余奥氏体,随着热输入的增加,板条贝氏体减少,而粒状贝氏体和铁素体量增加。焊缝金属的屈服强度和抗拉强度稍有下降,当热输入为28.7k J/cm时强度最高,抗拉强度和屈服强度分别为784 MPa和702 MPa;当热输入升高为35.2 k J/cm时,抗拉强度和屈服强度分别下降23 MPa和18 MPa,塑性得到改善;当热输入为35.2 k J/cm时,其延伸率达到峰值,为22.5%,较热输入为28.7 k J/cm时升高5.5%。而冲击功则先升后降,三种热输入下随着热输入的升高,其冲击功依次为85 J、106 J和94 J。     

热输入对X65钢焊缝金属组织及性能的影响

系统地研究了焊接热输入对X65钢焊缝金属组织及性能的影响。研究结果表明,热输入对焊缝金属组织及性能有显著影响。对于焊缝结晶组织,随着热输入的增加,柱状晶比例减小,等轴晶比例增大,柱状晶宽度增大,对于焊缝室温组织,随着热输入的增加,先共析铁素体有所增加,侧板条铁素体减少,针状铁素体先增加,但当焊接热输入达到2022J/mm后,针状铁素体量反而减少。焊缝金属低温冲击吸收功随热输入的增加而增大,当热输入达到2022J/mm后,则随热输入的增加而减小。     

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。     

控轧控冷工艺对440 MPa级船体钢组织与性能的影响

通过CCT曲线和实验室控轧控冷工艺试验,研究了440 MPa级船体钢的过冷奥氏体连续冷却(CCT)过程的相变以及组织性能。结果表明:试验钢在较宽的冷速范围内容易得到贝氏体组织,随着终轧温度的降低,试验钢的强韧性得到提高。轧后空冷条件下,试验钢得到铁素体+珠光体组织,韧性较好,但强度富余量相对较小。轧后加速冷却,试验钢的强度得到明显提升。模拟卷取温度为550 ℃时,试验钢的强韧性相对更好。综合分析,较优的控轧控冷工艺参数为:终轧温度840 ℃,轧后冷速(20±5) ℃/s,卷取温度550~560 ℃。     

热输入对海洋平台用钢焊缝组织及性能的影响

采用埋弧焊的方法系统地研究了焊接热输入对海洋平台用D36钢焊缝组织及性能的影响。研究结果表明:对于焊缝金属一次结晶组织,随着热输入的增加,柱状晶的平均宽度逐渐增大,而其比例逐渐减小;对于焊缝金属二次结晶组织,随着热输入的增加,先共析铁素体(PF)增加,贝氏体铁素体(BF)和针状铁素体(AF)减少;焊缝金属的硬度随着热输入的增加而逐渐降低。     

储罐用610 MPa大热输入高强钢焊接接头性能及组织研究

研究了储罐用610 MPa级大热输入高强度钢板采用气电立焊和埋弧横焊焊接对接接头的组织及性能.结果表明,焊接对接接头的拉伸强度、低温冲击和冷弯性能优良,性能指标富余量大,淬硬倾向小,钢板完全可以应用于10万立方米及以上大型石油储罐的建造.储罐用610 MPa级大热输入高强度钢板焊接热影响粗晶区组织比母材组织有所粗化,以板条贝氏体和粒状贝氏体为主,基体和晶界存在少量形状较为圆滑的M-A岛.钢板中存在大量的TiN粒子有效钉扎奥氏体晶界和促进铁素体晶内形核,抑制了焊接热影响区组织粗化和先共析铁素体、粗大M-A岛的形成,是保证610 MPa大热输入高强钢焊接性能的关键.     

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.     

热输入对800 MPa级钢接头组织及性能的影响

系统研究了焊接热输入对新一代800MPa级高强度结构钢(RPC钢)焊接接头组织及力学性能的影响。研究结果表明，采用最新研制的超低碳贝氏体焊丝焊接800MPa级RPC钢获得了强韧性匹配良好的焊接接头；焊缝一次柱状品的宽度随热输入的增加而增大，焊缝金属二次组织中基本上消除了先共析铁素体和侧板条铁素体，组成焊缝的基本类型为板条贝氏体、针状铁素体和粒状贝氏体；随着热输入的增大，焊接接头的抗拉强度逐渐降低，而低温冲击韧度则先升高，然后又下降；在热输入为20kJ／cm时焊缝金属低温韧性出现峰值与焊缝获得细小密集的针状铁素体组织有关。     

热输入对3Cr耐候钢MAG焊缝金属组织和性能的影响

采用三种热输入进行3Cr耐候钢MAG焊,借助金相显微镜、扫描电子显微镜及透射电子显微镜分析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贝氏体、粒状贝氏体和M-A组元组成.随着焊接热输入的增加,焊缝组织中粒状贝氏体含量增加;M-A组元含量增加且尺寸增大.随着热输入的增加,焊缝金属冲击韧性降低.组织粗化、M-A组元含量增加尺寸增大是导致其韧性降低的主要原因.接头不同区域耐蚀性能相当,腐蚀产物主要由α-FeOOH组成.热输入为8~12 kJ,采用所选焊丝焊接高强耐候钢能够获得强韧性、耐蚀性匹配良好的焊接接头.热输入为8 kJ,接头综合性能最佳.     

多层多道TIG焊对高强钢焊缝组织和韧性的影响

采用自制的2种实心焊丝对440 MPa级HSLA钢进行了对接MAG焊(80%Ar+20%CO₂),通过对比分析2种焊缝的显微组织和夹杂物尺寸及成分,对2种焊缝低温韧性出现显著差异的原因进行了阐释。 结果表明,J1焊丝的焊缝由针状铁素体、侧板条铁素体、先共析铁素体和M-A组元组成,而J2焊丝的焊缝由针状铁素体和M-A组元组成;2种焊丝的焊缝中夹杂物的粒径分布、尺寸、数量和成分差异小,不是导致2种焊缝低温韧性出现显著差异的主要原因;与J1焊丝的焊缝相比,J2焊丝的焊缝中针状铁素体含量升高、M-A组元含量降低、条状和块状M-A组元占比降低,是导致其低温韧性显著优于J1焊丝的主要原因。

     

锌液中Al含量对440MPa级高强IF钢镀层的组织结构及抑制层的影响

应用SEM和EDS研究了锌液中不同Al含量对镀层组织结构和抑制层的影响,进而确定440MPa级高强IF钢镀层成形性的最佳Al含量。结果表明,随着锌液中Al含量的增加,纯锌层与基体界面处ζ相明显减少,Al的富集程度增加,抑制层的晶粒逐渐长大,致密性增加。当锌液中Al含量为0.25%时,镀层成形性最好。     

回火时间对1800 MPa级热成形钢组织和性能的影响

采用扫描电镜、电子背散射衍射技术、室温拉伸试验等研究了1800 MPa级热成形钢经930 ℃保温4 min保压淬火后在200 ℃回火不同时间(10~30 min)对其组织和力学性能的影响。结果表明,随着回火时间的延长,试验钢的抗拉强度变化较小,其屈服强度和断后伸长率均呈先增后减的趋势。经20 min回火后,马氏体亚晶粒尺寸最小;回火10 min后,组织中的小角度晶界最多。200 ℃回火10 min后由于试验钢的残余应力释放、马氏体亚晶粒尺寸减小和小角度晶界增多,综合影响下热成形钢的综合力学性能最佳,其抗拉强度为1844 MPa,断后伸长率从淬火态的8.27%提升到11.78%,强塑积达21 GPa·%以上,说明短时回火有利于该超高强度钢的综合性能提高及其热成形件的可靠应用。     

Ni对600 MPa级高强钢焊缝组织和性能的影响

通过改变气保护药芯焊丝中Ni元素的添加量,研究Ni元素对600 MPa级高强钢焊缝组织和性能的影响。研究表明:当w(Ni)为1.0%时,焊缝组织为针状铁素体和粒状贝氏体,-20℃低温冲击韧性达到69 J;随着w(Ni)的增加,焊缝金属强度逐渐提高,而韧性则先下降后上升。适当Ni元素有利于提高焊缝金属的低温韧性。     

热输入对BWELDY960Q钢焊接接头组织性能的影响

采用MAG焊方法焊接低合金高强度钢BWELDY960Q,在不同焊接工艺参数下获得焊接接头,研究焊接热输入对焊接接头组织性能的影响. 结果表明,随着焊接热输入的提高,焊缝中针状铁素体的体积分数呈现先增加后减少的趋势,当焊接热输入为12.32 kJ/cm时,焊缝中获得的针状铁素体所占的比例达到最大值. 针状铁素体数量的增加,提高了焊缝和熔合区的冲击吸收功、焊接接头的抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率. 焊缝冲击断口呈韧窝花样,等轴韧窝与抛物线韧窝交替分布. 熔合区冲击断口呈解理特征,解理台阶层次明显,并存在较多的撕裂棱.     

焊接热输入对HQ130钢焊接热影响区组织硬度的影响

ＭＩＧ／ＭＡＧ焊接热输入包括焊接电弧热流和熔滴带入熔池的热焓量两部分,本文以作者提出的焊接热输入分布模型为基础,建立了熔流场和温度场的数值分析模型,采用数值模拟技术研究了焊接热输入对ＨＱ１３０钢焊接热影响区（ＨＡＺ）组织和硬度的影响规律,给出了不同焊接热输入时ＨＡＺ不同部位奥氏体晶粒尺寸及组织和硬度的计算结果,实验表明,ＨＱ１３０钢焊接热循环及ＨＡＺ组织,硬度的计算值和值吻合良好。     

610MPa级大热输入高强钢焊接性能热模拟研究

利用Gleeble1500热模拟试验机研究了610 MPa级高强度钢板在60～120 kJ/cm热输入下的焊接热影响区性能,分析了影响焊接性能的显微结构因素。试验结果表明:试验钢在60～100 kJ/cm的大热输入焊接热模拟后拉伸强度和低温韧性良好,而在120 kJ/cm大热输入下机械性能下降较大但仍满足要求;试验钢中大量弥散分布的细小TiN粒子在热循环过程中能够钉扎奥氏体晶界和促进铁素体晶内形核,能有效抑制热影响区组织长大,保证了试验钢的大热输入焊接性能。     

保护气体对440MPa HSLA钢GMAW焊缝组织及韧性的影响

采用不同保护气体对440 MPa级低合金高强钢(HSLA钢)进行气保焊焊接,通过光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射技术(EBSD)对焊缝微观组织及夹杂物形貌进行了观察,研究了保护气体组成对焊缝组织及韧性的影响,并分析了不同成分保护气体对焊缝夹杂物大小、数量及其成分的影响.结果表明,保护气体为100％ CO2,焊缝金属韧性较差;保护气体(体积分数)为80％ Ar+20％ CO2和90％ Ar+ 10％ CO2,焊缝金属韧性较好.100％ CO2气体保护焊焊缝组织主要为铁素体和贝氏体,混合气体保护焊(20％ CO2和10％ CO2)焊缝组织主要为针状铁素体和少量侧板条铁素体.随着保护气体中CO2含量的减少,焊缝金属中夹杂物数量、尺寸均降低,且成分发生变化.对于440 MPa级HSLA钢,合理的保护气体组成可以得到良好的焊接质量.     

6013—T4铝合金薄板搅拌摩擦焊热输入对焊缝成形及组织性能的影响

针对2 mm厚6013—T4铝合金薄板进行了搅拌摩擦焊接工艺试验,用搅拌头旋转速度和焊接速度的比值ω/v表征搅拌摩擦焊的热输入,试验研究了焊接热输入对接头的焊缝成形和力学性能的影响,并分析了接头的显微组织.结果表明,搅拌摩擦焊接头的综合性能较好,抗拉强度和屈服强度分别达到母材的83.3%和75.8%;在不同的搅拌头旋转速度下,随着焊接热输入的增加,接头的屈服强度和抗拉强度降低;ω/v在3 r/mm左右,焊缝成形美观,飞边毛刺少.母材为板条状组织;热影响区晶粒与母材相似,但稍微有粗化;热力影响区的晶粒极不均匀,既有等轴晶,也有拉长的带状组织;焊核区为细小的等轴晶组织.     

退火工艺路径对980 MPa级高强钢组织及性能的影响

为了提升980 MPa级高强钢局部成形性能,采用万能试验机、场发射扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)及综合成形试验机等研究了不同退火工艺路径的980 MPa高强钢微观组织和力学性能,并评价了其扩孔及局部成形性能。结果表明,除了有铁素体和马氏体两相外,新型Q&T工艺的组织结构还存在回火马氏体中间相,铁素体和马氏体平均晶粒尺寸分别为3.14μm和2.62μm,马氏体面积分数为61.0%,而传统工艺下为典型的铁素体及马氏体双相组织,铁素体和马氏体平均晶粒尺寸分别为4.77μm和2.77μm,马氏体面积分数为35.8%。两种工艺伸长率相差不大,但屈服强度和扩孔率具有明显差异,新型Q&T工艺下获得了更高的屈强比及扩孔性能,得益于其更小铁素体晶粒尺寸及铁素体和马氏体硬度差。传统工艺下真实断裂应变(TFS)与真实均匀应变ε_u比值为7.0,而新型Q&T工艺下比值为15.2,因此新型Q&T工艺下具有更优异的局部成形特性。