X80管线钢Cu-Ni含量及热输入对CGHAZ冲击离散性的影响

利用Gleeble-1500模拟实际焊接条件下双丝纵列焊接热循环过程,通过冲击试验、光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）以及电子背散射衍射（EBSD）对不同Cu-Ni含量的X80管线钢模拟焊接粗晶区（CGHAZ）的显微组织、马/奥组元（M/A）分布及形态、冲击韧性和室温组织粗化程度进行了研究,对低Cu-Ni含量的X80管线钢在不同焊接热输入下进行了显微组织、晶粒粗化程度和冲击韧性的表征. 结果表明,随着奥氏体稳定性元素含量的降低,CGHAZ平均晶粒尺寸无明显变化,但晶粒尺寸离散度增加;原奥氏体向贝氏体转变温度升高,晶界渗碳体含量增加,且粒状贝氏体的晶粒取向选择过于单一,大角度晶界（>15°）密度显著降低;M/A组元由块状向长条状转变且数量明显减少. 上述原因使X80管线钢模拟CGHAZ的冲击韧性离散性增加,但随着焊接热输入的降低,模拟CGHAZ晶粒尺寸离散度降低,大角度晶界（>15°）密度显著提高,这使X80管线钢模拟焊接接头的CGHAZ冲击吸收功得以稳定.     

微合金X80管线钢焊接热影响粗晶区韧性与显微组织

利用Gleeble-1500模拟实际焊接条件下三丝纵列焊接热循环过程,通过冲击试验、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及电子背散射衍射(EBSD)对微合金X80管线钢焊接热影响粗晶区(CGHAZ)的显微组织、马/奥组元(M/A)分布及形态、冲击韧性和室温组织粗化程度进行了研究。结果表明,随奥氏体稳定性元素含量的降低,CGHAZ平均晶粒尺寸无明显变化,但晶粒尺寸离散度增加;原奥氏体向贝氏体转变温度升高,晶界渗碳体含量增加,且粒状贝氏体的晶粒取向选择过于单一,大角度晶界(15°)密度显著降低;M/A组元由块状向长条状转变且数量明显减少。上述原因使微合金X80管线钢焊后热影响粗晶区冲击韧性离散性增加。     

微合金元素镍和铌对金属粉芯焊丝焊接接头性能的影响

在自行研制的高强钢金属粉芯焊丝的基础上,通过拉伸试验、冲击试验等方法分别研究了微合金元素镍和铌对高强钢焊接接头力学性能的影响,并结合金相分析、扫描电镜分析、化学成分分析等方法从组织和成分的角度对两种微量合金元素的影响机理进行了合理的解释。结果表明,微合金元素镍具有增加焊缝组织中贝氏体和马氏体组织含量从而提高焊接接头强度的作用,并能促进针状铁素体形成而改善接头低温冲击韧性;微合金元素铌同样具有促进焊缝组织形成针状铁素体作用,同时通过细化晶粒和沉淀强化提高接头的抗拉强度。     

焊接热输入对低合金高强度船板钢热影响区组织和性能的影响

以低合金高强度船板钢为研究对象,分析焊接热输入对粗晶热影响区(CGHAZ)组织及力学性能的影响。结果表明,当热输入较小时,粗晶热影响区组织为板条马氏体、板条贝氏体和少量针状铁素体,硬度和冲击韧性都较高;当热输入为100 kJ/cm时,组织为板条贝氏体、粒状贝氏体和大量由原奥氏体晶界向晶内生长的铁素体;随着热输入的增加,板条贝氏体逐渐减少,粒状贝氏体增加,且组织不断粗化,硬度和冲击韧性逐渐降低;当热输入为250 kJ/cm时,组织主要是粒状贝氏体、由晶界向晶内生长的铁素体和晶界铁素体,此时的CGHAZ组织与热输入较小时相比发生了明显的粗化,冲击韧性进一步降低。     

高强钢金属芯焊丝E120C-K4熔敷金属粗晶区显微组织对冲击韧性的影响

采用焊接热模拟通过改变冷却时间(t_8/5),研究了金属芯焊丝E120C-K4多道焊熔敷金属模拟粗晶区(CGHAZ)显微组织对冲击韧性的影响规律. 结果表明,当t_8/5为6 ~ 12 s时,CGHAZ显微组织由蜕化上贝氏体、粒状贝氏体和针状铁素体组成,奥氏体晶粒内部形成复相分割结构,冲击韧性最好. 而当t_8/5为30 ~ 120 s时CGHAZ显微组织主要由粒状贝氏体和针状铁素体组成,冲击韧性下降. t_8/5为120 s时,冲击韧性最差,–40 ℃冲击吸收能量仅为24 J. t_8/5为6 ~ 12 s时韧性改善的关键是形成复相分割微观结构;晶粒细小;单位距离上大角度晶界数量多.     

Ti—Nb微合金钢焊接粗晶热影响区组织及韧性

利用碳萃取复型技术研究了Ti—Nb微合金钢及其模拟粗晶区(CGHAZ)中的第二相粒子，并利用OM、TEM及系列冲击试验对Ti—Nb微合金钢焊接粗晶区的组织及韧性进行了研究。研究结果表明，Ti—Nb微合金钢中含有大量的、尺寸细小的TixNb1-x(CyN1-y)粒子，粒子中Nb的相对含量在0．25—0．82之间，形状接近球形。这些粒子具有很高的稳定性，在焊接过程中这些粒子能有效地阻止奥氏体晶粒长大、抑制粗大贝氏体的形成、促进针状铁素体析出及M-A组元的分解，从而显著善低合金高强钢焊接粗晶热影响区的韧性，t8/5越大，这种改善作用越明显。     

TiNb钢焊接热影响区微观组织与冲击性能演变规律

利用热模拟技术研究了焊接热循环参数对高热输入焊接用TiNb钢焊接热影响区粗晶区的组织及冲击韧性的影响规律. 结果表明,TiNb钢焊接热循环峰值温度升高,珠光体和铁素体的含量明显减少,贝氏体的含量增多,贝氏体板条组织明显粗化,导致冲击韧性下降;高温停留时间延长,贝氏体和珠光体含量大幅降低,多边形铁素体含量增加,高温停留时间为10 s以上时,多边形铁素体组织粗化严重,冲击韧性急剧降低. 在合适的冷却时间条件下,以晶粒细小的针状铁素体组织为主,冲击韧性达到最大值. 较低的热循环峰值温度、较短的高温停留时间和合适的冷却时间,可以获得晶粒细小的铁素体组织,从而可以显著提高热影响粗晶区的冲击韧性.     

大热输入焊接用钢的焊接粗晶热影响区韧性提升方法研究

通过研究焊接热影响区(HAZ)冲击功分布图,提出大热输入焊接用钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)韧性提升的新方法,即在峰值温度不变的条件下,将焊接CGHAZ中晶界铁素体(GBF)和大量针状铁素体(AF)组织改变成细晶热影响区(FGHAZ)多边形铁素体(PF)组织,并消除CGHAZ中破坏韧性的侧板条铁素体(FSP)组织。以对比Ti-V-N与Al-Ti-V-N微合金焊接用钢焊接CGHAZ组织和韧性为基础,探讨了Al-Ti-V-N钢焊接CGHAZ中PF转变条件、形核机制,认为微米级氧化夹杂物是诱导焊接CGHAZ中大量PF形核的关键,纳米级碳氮化物是拖曳、钉扎奥氏体与铁素体晶界的关键,两者的有效配合保证了焊接CGHAZ中大量PF组织生成,从而大幅提升焊接CGHAZ的低温冲击韧性。     

Nb对低碳微合金钢组织与性能的影响

以低中高三种含Nb的低碳微合金钢作为试验钢,研究了Nb低碳微合金钢钢组织、碳氮化物析出相和性能之间的关系。结果表明,试验钢的热处理组织为低碳板条贝氏体+多边形铁素体。随着铌含量增加,试验钢组织中板条贝氏体含量和碳氮化物析出相数量明显增加,组织明显细化,试验钢强度显著提高。当Nb含量超过0.05%后,试验钢的强度增加不明显。因此,在低碳微合金钢中Nb的合理添加量在0.05%左右。     

高强度低焊接裂纹敏感性钢焊接热影响区的冲击韧度

采用埋弧自动焊接方法焊接高强度低焊接裂纹敏感性钢,分析了高强钢焊接热影响区中不同微区的显微组织特征与冲击韧度之间的关系.焊接接头粗晶区和细晶区的显微组织分别为粗大的粒状贝氏体和细小的准多边形铁素体组织,其-20℃的平均冲击吸收功分别为45 J和170 J.粗晶区中粒状贝氏体的有效晶界为原始奥氏体晶界,晶内存在大量的小角度晶界和亚晶界,有效晶粒尺寸较大,冲击韧度显著降低;细晶区中准多边形铁素体的平均有效晶粒尺寸约为5.3μm,大角度晶界可以有效阻碍了裂纹的扩展,具有较好的冲击韧度.     

含Ti微合金钢中的第二相粒子对焊接粗晶热影响区组织及韧性的影响

利用碳萃取复型技术研究了含Ti微合金钢及其模拟粗晶区 (CGHAZ)中的第二相粒子 ,并利用OM(光镜 )、TEM(透射电镜 )及系列冲击试验对含Ti微合金钢及一种成分相近的不含Ti低合金高强钢焊接粗晶区的组织及韧性进行了研究。研究结果表明 ,含Ti微合金钢中含有大量的、尺寸细小的TiN粒子 ,这些粒子非常稳定 ,在焊接热循环过程中能有效地阻止奥氏体晶粒长大 ,抑制粗大贝氏体的形成 ,促进针状铁素体析出及M -A组元的分解 ,从而显著改善低合金高强钢焊接粗晶热影响区的韧性 ,t8/5(80 0～5 0 0℃冷却时间 )越大 ,这种改善作用越明显     

氮含量对25Mn2CrVS贝氏体型非调质钢组织和性能的影响

研究了N含量(0.016wt%、0.029wt%和0.049wt%)对贝氏体型非调质钢25Mn2CrVS组织和力学性能的影响。结果表明:3组试验钢均为板条贝氏体、粒状贝氏体和铁素体组织,当氮含量从0.016%增加到0.029%时,试验钢强度和韧性增加,组织发生细化,且板条束状贝氏体含量减少,M/A相由长条状变成块状且分布弥散,针状铁素体增加;而氮含量增加至0.049%时,试验钢强度基本不变,韧性急剧下降,组织明显粗化,晶界铁素体形成。固溶钒可以促进板条束状贝氏体在晶界上的形成,奥氏体中析出的VN能够促进针状铁素体的形成。     

铬含量对耐候钢熔敷金属韧性的影响

通过拉伸、冲击试验,利用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜和电子背散射衍射技术分析了铬含量对耐候钢熔敷金属组织和韧性的影响.结果表明,两种熔敷金属的组织均为粒状贝氏体、针状铁素体和少量板条贝氏体.两种熔敷金属冲击韧性良好.与含1.0% Cr(质量分数)熔敷金属相比,含1.41% Cr熔敷金属中粒状贝氏体含量升高,针状铁素体含量降低,屈服强度增加6%,抗拉强度增加9%,冲击吸收功降低56%.此外,含1.41%Cr熔敷金属中M-A组元含量升高、大角度晶界比例下降、平均有效晶粒尺寸增加,显微裂纹的形核几率增加,裂纹扩展阻力降低,导致其韧性降低.     

Ti处理改善船体钢焊接粗晶区的低温韧性研究

采用Gleeble 1500D热模拟试验机对Ti和Al处理船体钢进行不同热输入焊接热模拟实验, 并利用OM和SEM研究了母材和热模拟粗晶区氧化物夹杂及显微组织. 结果表明: Ti处理钢中弥散分布的Ti氧化物具有良好的高温稳定性, 75 kJ/cm的焊接热输入对其形貌、成分及尺寸无影响, 能有效促进晶内针状铁素体(AF)形核长大. Al处理钢中以Al₂O₃为核心的复合夹杂高温易分解, 不能促进晶内AF形核. 线能量大于50 kJ/cm的大热输入条件下, Ti处理钢模拟粗晶区的低温韧性明显高于Al处理钢. t_8/5>40 s时, Ti处理钢中较多的晶内AF组织抑制了M-A岛形成, 细化了基体铁素体组织, Al处理钢中的TiN和Nb(C, N)第二相粒子粗化, 粗晶区晶粒异常长大, 大于Ti处理钢中的奥氏体晶粒尺寸.     

Study on the microstructure and hardness of in-service welded joint of X70 pipeline steel

Hydrogen induced cracking （HIC） is one of the main problems of in-service welding onto active pipeline. Microstructure and hardness of welded joint have a vital effect on hydrogen induced cracking. The microstructure and hardness of welded joint of XTO pipeline steel were studied using simulation in-service welding device. The results show that the main microstructures of in-service welded seam are grain boundary ferrite , intracrystalline acicular ferrite , as well as small amount of widmanztatten structure. The main microstructures of coarse grain heat-affected zone （CGHAZ） are coarse granular bainite, lath ferrite and martensite. Metastable phases such as martensite and lath ferrite are found in CGHAZ because of the too quick cooling velocity a＇nd the hardness of the CGHAZ is high.     

焊接热输入对超低碳贝氏体钢热影响区CGHAZ组织性能影响

为探索不同焊接热输入对超低碳贝氏体钢焊接接头热影响区(CGHAZ)粗晶区显微组织和冲击性能的影响,采用Gleeble 3500热模拟试验机模拟不同热输入,研究热输入对Q420qEN钢接头热影响区粗晶区的显微组织和冲击韧性的影响,并采用扫描电镜、示波冲击和透射电镜等技术对钢热影响区粗晶区进行了表征.结果表明,随着焊接热输...     

Toughness improvement by Cu addition in the simulated coarse-grained heat-affected zone of high-strength low-alloy steels

The effect of microstructure and Cu addition in a simulated coarse-grained heat-affected zone (CGHAZ) of a high-strength low-alloy (HSLA) steel subjected to 100?kJ?cm^?1 heat input welding was studied. It has been observed that the primary microstructure in Cu-free HSLA steels is dominated by bainite, whereas, in Cu-bearing HSLA steels, the predominant microstructure is acicular ferrite. The acicular ferrite nucleated at intragranular complex inclusions consisting of Al and Ti oxides, covered with layer of MnS and CuS. The presence of high intensity of acicular ferrite and hard impingements between acicular ferrite laths or plates has contributed to the fine-grained and interlocked microstructure. The enhanced toughness in CGHAZ of Cu-bearing HSLA steel is attributed to the fine-grained interlocked microstructure of acicular ferrite.     

Microstructural characteristics and impact toughness in YS690MPa steel weld metal for offshore structures

The fine-grained mixed microstructure of acicular ferrite (AF) and bainite in YS690MPa steel weld metal contributes to attain high-impact toughness. The morphology and evolutionary mechanism of fine-grained mixed microstructure in this weld metal were investigated. Single or multiple AF grains were nucleated on complex inclusions by forming Mn-depleted zones, where Mn spontaneously diffused into Ti oxide inclusions due to the cation vacancies. It is in good agreement with the theoretical calculation by first principle. The bainite nucleated on austenite grain boundary and then assisted the pre-formed AF to partition the austenite grain into small and separate regions. Furthermore, the later formed ferrite nucleated on the broad surface of pre-formed ferrite plates and grew in those small regions with limited grain size. All of them resulted in the formation of fine-grained mixed microstructure, which provided excellent impact toughness in this weld metal with dimples and quasi-cleavage fracture surface combination.