活性剂增加不锈钢A-TIG焊熔深机理研究

目的研究涂敷活性剂条件下1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的熔深增加机理。方法采用B1活性剂,涂敷在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面,进行A-TIG焊试验,分析活性剂对电弧形貌、阳极斑点、电弧电压和焊缝熔深的影响情况。结果涂敷活性剂后,电弧和阳极斑点都发生了收缩,电弧宽度由4.97 mm变为4.12mm,减小了17.1%,阳极斑点长轴长度由9.92 mm变为8.22 mm,短轴长度由4.75 mm变为4.35 mm,电弧电压提高了2.7 V,阳极区和弧柱区收缩,提高了弧柱电场强度;相同参数下,涂敷活性剂后熔宽缩小0.62mm,熔深增加了3.01 mm,显著增加熔深。结论阳极斑点收缩和电弧收缩是活性剂增加不锈钢A-TIG焊熔深的主要原因。     

活性剂涂敷量对A-TIG焊熔深影响的研究

常规TIG焊生产效率低，单道焊可焊厚度小，活性化TIG焊（A-TIG），同常规TIG焊相比可大幅度地提高焊缝熔深，从而提高焊接效率，针对不锈钢材料，通过宏观断面分析方法研究了单一成分的活性剂（SiO2,CaF2,TiO2,Cr2O3和NaF)对焊缝熔深的影响，结果表明：同常规TIG焊相比，上述5种活性剂在涂敷量较小时，焊缝熔深均随活性剂涂敷量的增加而明显增大，氧化物活性剂增加熔深的作用效果大，氟化物的作用效果较小；5种活性剂在熔深增加能力上均有一个饱和点；电弧收缩和熔池表面张力梯度的变化是活性剂增加熔深的主要原因。     

粉煤灰复合活性剂在A-TIG焊中增加熔深的机理研究

为实现对工业废弃物粉煤灰的剩余价值利用,尝试以粉煤灰作为主要原料制备焊接复合活性剂,并在AZ91镁合金板上进行A-TIG焊.利用焊缝的电特性实时采集、焊接温度场采集、电弧力测试等手段研究活性剂对电弧影响,通过熔池Bi粒子示踪实验探究活性剂对表面张力温度梯度影响.结果 表明:与常规TIG焊相比,粉煤灰复合活性剂可以使焊缝熔深增深1.4倍,熔宽减小,深宽比是常规TIG焊的1.43倍.粉煤灰复合活性剂中氟化物的解离和电离吸热过程、带电粒子的电子扩散和复合过程可以促进电弧收缩,使焊接电压升高,热输入量提高.而活性剂中的氧化物既可以通过对电弧的机械压缩作用强迫电弧收缩,又可以通过电离产生的氧元素实现对熔池液态金属表面张力温度梯度系数的改变,提高熔池中心热输入.A-TIG焊AZ91镁合金熔深增加是电弧收缩理论和表面张力温度梯度改变理论共同作用的结果.     

S22053双相不锈钢接头组织和性能研究

目的研究S22053双相不锈钢焊接接头组织和力学性能变化规律。方法在依托S22053双相不锈钢焊接经验的基础上,采用SMAW和SAW焊接方法对两种不同焊材(E2209和ER2009+GXS-330)的焊接接头进行了力学性能、晶间腐蚀、微观金相和铁素体含量检测试验。结果两种焊材基本都满足S22053的焊接要求,接头由奥氏体和铁素体组成,铁素体为基体,奥氏体被铁素体基体包围着,3组试验的奥氏体晶粒大小和组织形态变化较大,焊缝中粗大的奥氏体占据了大片区域,局部有魏氏组织产生,奥氏体按一定方向的板条状分布,也有部分以片状分布,接头抗拉强度均达到了母材强度的97%,经90°侧弯后表面无可见裂纹,无晶间腐蚀产生的裂纹,铁素体质量分数均在35%~65%。结论 3组试验的奥氏体晶粒大小和组织形态变化较大,其中Φ3.2 mm的E2209焊条焊缝晶粒最为细小,宜选用此种焊接方法,3组试验的晶间腐蚀、铁素体含量、抗拉强度和伸长率,均符合标准要求,90°侧弯后表面无任何可见裂纹。     

焊接参数对铁素体不锈钢搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响

对4mm厚T4003铁素体不锈钢进行搅拌摩擦焊接工艺实验,研究焊接参数对接头组织特征、硬度分布及常温和低温冲击韧性的影响。结果表明:接头搅拌区和热力影响区由铁素体和马氏体双相组织构成;接头搅拌区组织沿试样厚度方向存在非均质性,且随转速的降低及焊接速率的增加越发显著;转速从150r/min增加至250r/min,前进侧热力影响区组织呈现小梯度过渡趋势,无明显变形拉长特征。焊缝硬度分布相对均匀,其最高硬度为290HV,约为母材的1.87倍。焊接参数和温度对接头的冲击吸收功有较大影响:常温(20℃)下,热影响区为母材的90%～92%,搅拌区为母材的85%～103%;低温(-20℃)下,热影响区为母材的87%～97%,搅拌区为母材的82%～95%,表明焊缝区仍具有较好强韧匹配。     

一种新型铁素体不锈钢的深冲性能研究

为探究一种新型铁素体不锈钢的深冲性能,在840~920℃不同温度下对新型铁素体不锈钢的冷轧板做再结晶退火处理,通过XRD、SEM和EBSD等分析方法研究了退火2 min或4 min后,材料微观组织、宏观织构的变化规律对深冲性能的影响及其内在机理.研究表明:保持退火时间2 min,退火温度900℃时,试验钢拥有较多的有利γ纤维织构,主要为{111}112取向,并有少量α纤维织构,此时平均塑性应变比r-=1.77,高于其他退火温度下的值;延长退火时间,在900℃下保温4 min,不同取向晶粒获得了长大机会,晶粒尺寸均匀性显著改善,r-值提高至1.82,试验钢有望取得理想深冲性能.     

粉煤灰/二氧化硅活性剂在Q235钢A-TIG焊中的应用

为了探究粉煤灰作为A-TIG焊活性剂的可行性,以粉煤灰和不同含量的二氧化硅制备复合活性剂在Q235钢基体表面进行A-TIG焊,研究了复合活性剂成分含量对焊缝截面形貌、显微组织和元素分布的影响.结果表明:采用粉煤灰-40%SiO_2作为复合活性剂进行A-TIG焊时,可将6 mm厚Q235钢板一次性焊透,焊缝深宽比可达到0.85;焊缝出现明显的中间收缩倾向,呈"深口杯"状,可实现单道焊双面成型的效果;其焊缝柱状晶数目较多、组织排列规则且具有方向性,熔合区和热影响区组织均匀细小,可降低焊接母材的过热倾向;相对于100%SiO_2活性剂,Si元素的溶入量和溶入深度显著增加,这说明粉煤灰中其他成分的存在对Si元素溶入焊缝、进而增加焊缝熔深起到促进作用.采用粉煤灰-40%SiO_2为活性剂进行A-TIG焊时焊缝熔深的增加机理可能是以电弧收缩理论为主,但考虑到Al元素溶入较深且溶入量较多,粉煤灰中其他物相又十分复杂,在高温电弧作用下各物相之间相互反应放热致使电弧热输入增加、其他组分在熔池中改变了熔池表面张力温度梯度等均可能致使焊缝熔深增加.     

A-TIG焊研究进展及前景展望

对活性化钨极氩弧焊(A-TIG)焊接工艺、活性剂的研发及其在增加焊缝熔深机理等方面的研究做了比较详尽的综述,并指出活性化TIG焊研究过程中存在的问题、发展前景及今后研究方向。认为对活性焊剂增加熔深的机理还有待深入研究,可以利用数值模拟过程结合活性化TIG焊试验深入研究活性焊剂增加焊缝熔深的机理。可以基于A-TIG焊基本思想结合其他方法研发新的活性焊方法。总之,A-TIG焊具有巨大的发展潜力和良好的应用前景。     

1.4003铁素体不锈钢与Q235-C钢焊接接头的组织和力学性能

采用室温拉伸、不同温度冲击、硬度及金相检验等分析方法对用熔化极混合气体保护焊焊接的1.4003铁素体不锈钢与Q235-C钢焊接接头的显微组织和性能进行了研究.试验结果表明:该焊接接头的抗拉强度与母材相当,焊缝的冲击性能略低于母材,1.4003铁素体不锈钢的热影响区(HAZ)冲击性能较差,焊缝为奥氏体+铁素体双相组织;Q235-C钢的熔合区出现明显界限,1.4003铁素体不锈钢焊接热影响区为晶粒粗大的单一铁素体组织.     

奥氏体不锈钢A-TIG焊工艺研究

目的研究焊接参数对焊缝成形和接头宏观组织的影响。方法改变焊接电流、焊接速度、焊接电压以及活性剂中的一个参数,固定其他3个参数不变,对奥氏体不锈钢进行焊接,分析其接头宏观形貌、组织和力学性能。结果随着电流、电压的增加,焊接接头的熔深和熔宽都在增加,随着焊接速度的增加,焊接接头的熔深和熔宽都在降低,在相同参数下,将不同活性剂下的A-TIG焊接头的熔深和熔宽进行比较,发现涂敷C4活性剂接头熔深最大达到4.29mm,而常规TIG焊接头熔深为1.38mm,涂敷C4活性剂的接头熔深为TIG焊的3.11倍,且熔宽也有所减小。结论 C4活性剂A-TIG最佳工艺参数为:I=175 A,U=14 V,v=80 mm/min,此时能将6 mm板材焊透,成形良好,在此工艺下焊缝等轴晶范围最大,焊缝组织最为细小。相比于TIG焊,涂敷C4活性剂接头强度系数提升4.1%。     

中温热处理对铁素体不锈钢显微组织和抗拉强度的影响

研究了中温热处理对2种高碳铁素体不锈钢430和Cr21显微组织和抗拉强度的影响,热处理温度分别为700℃、800℃、900℃.对于430来说,通过中温热处理可以使马氏体脆性降低,其中700℃处理后其抗拉强度最高.而Cr21可以通过中温热处理控制其碳化物的析出来改变其力学性能.在800℃处理后其抗拉强度达到最大值.通过对冲击断口的扫描电镜分析发现,中温热处理不仅提高了430不锈钢的抗拉强度,而且其韧性也有一定提高.对于Cr21来说,虽然热处理提高了其抗拉强度,但是断口仍具有一定的脆性特征.     

双相不锈钢2205激光焊接接头组织和性能研究

目的 针对双相不锈钢激光焊接接头两相比例失衡的问题,研究双相不锈钢2205激光焊接接头组织和性能。方法 采用Disk 6002碟片激光器对2205双相不锈钢进行激光焊接,通过在纯氩气保护气中添加体积分数为60%的氮气,向熔池中过渡氮元素,以提高焊缝中的奥氏体含量;采用金相显微镜、电子背散射衍射技术、电子探针X射线显微分析仪、显微硬度仪和上海辰华CHI760E电化学工作站等手段,对激光焊接接头表面组织、元素含量、显微硬度和耐腐蚀性能进行表征和测试。结果 与纯氩气保护焊接接头相比,当在保护气中添加60%（体积分数,下同）的氮气后,奥氏体相体积分数达到39.89%,提升了25.94%,奥氏体中氮元素的质量分数达到0.679%时,氮元素的质量分数提升了0.196%,焊缝中奥氏体显微硬度为307.4HV,铁素体显微硬度为298.9HV,极化曲线腐蚀电流密度升高,阻抗弧半径减小。结论 在保护气中添加60%的氮气后,激光焊接接头中奥氏体的体积分数提升,增加的奥氏体组织以晶内奥氏体为主,并且更多的氮元素进入到奥氏体相中,焊缝中的奥氏体和铁素体硬度略有升高,耐蚀性和钝化膜稳定性有所下降。     

铁素体不锈钢焊接接头的再结晶现象

考察了新型铁素体不锈钢焊接接头中的再结晶现象，分析了其形成特点及相关影响因素。     

35SiMn钢等离子堆焊不锈钢粉的组织及性能研究

目的采用等离子弧作热源在35SiMn钢表面进行高硬度马氏体不锈钢粉末的堆焊,分析堆焊件组织梯度及性能分布规律。方法采用多木DML-V03BD等离子焊机及YASKAWA六轴机器人在35SiMn钢表面堆焊高硬度马氏体不锈钢。借助Nikon ECLIPSE MA200倒置显微镜观察堆焊件凝固组织形态,借助SU3500钨灯丝扫描电镜对元素分布进行表征,借助XRD-7000SSHIMADZU分析堆焊层的物相组成。采用INSTRON1195电子拉伸试验机检测堆焊件的结合强度,采用HXD-1000TMC维氏硬度计检测堆焊件沉积方向的硬度分布。结果在所选堆焊工艺下,沉积层主要由α-(Fe,Cr)相组成,晶粒内部为马氏体相。堆焊层的显微硬度在HV0.5500～HV0.5600之间波动,热影响区的硬度随着界面距离的变化而先增大后降低又增大,最低硬度降至HV0.5241。结论堆焊接头拉伸试样断裂位置在热影响区,抗拉强度为960MPa。当电流为130A、焊枪移动速度为20 cm/min、送粉速率为20 r/min时,堆焊件的抗拉强度可达基材的87%。     

功率密度对DP590钢激光焊缝熔深及组织的影响

目的研究相同热输入(功率/速度)下激光功率密度(功率/光斑面积)变化对焊缝熔深及组织的影响。方法在保持热输入不变的条件下,对不同功率下1.8 mm厚的DP590钢板进行光纤激光焊接试验,在光学显微镜下检测不同条件下的熔深,在扫描电镜下观察不同条件下的焊缝组织。然后,采用FLOW-3D软件对不同条件下焊接熔池/小孔行为与激光能量吸收进行了计算研究。结果随着功率密度的增加,焊缝熔深总体不断递增,但在速度为0.055 m/s和0.065 m/s时突变。结论通过模拟发现,匙孔吸收的能量影响了焊缝熔深变化。同时,焊缝冷却速率随着焊缝吸收能量的增加而降低,使得焊缝区马氏体组织大小出现差异。     

不锈钢激光点焊接头组织和力学性能研究

目的 改善SUS301L–HT不锈钢激光点焊焊接性能。方法 以2 mm SUS301L–HT不锈钢为母材进行激光点焊试验,并分析焊接接头的金相组织、硬度、拉伸性能以及断口形貌等。结果 焊点表面无损坏、压痕均匀、无较大焊接变形,表面无飞溅、母材颜色无明显变化。焊核区的微观组织主要是柱状晶,柱状晶依附于未熔化母材晶粒向焊核中心生长。母材硬度最高,约为309HV;焊核中心附近区域硬度适中,约为255HV,热影响区硬度最小,不到220HV。点焊接头断裂形式多为纽扣式断裂且发生在热影响区。结论 不锈钢激光点焊整体质量较好,可用于轨道列车车体加工。     

不锈钢与渗碳钢惯性摩擦焊接头的组织与性能

目的 研究0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢与20CrMnMo渗碳钢的惯性摩擦焊焊接接头的组织与力学性能。方法 通过金相、能谱分析、显微硬度、拉伸试验对焊接接头进行组织与力学性能分析。结果 焊接试样上0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢一侧飞边尺寸比20CrMnMo渗碳钢一侧飞边小;焊接接头熔合区仅为50 μm,熔合线附近元素扩散层很窄,其中0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢仍为奥氏体组织,20CrMnMo钢组织由铁素体与珠光体转变为马氏体与索氏体,20CrMnMo一侧热力影响区组织为细小的片状珠光体与铁素体;焊缝区的显微硬度为358HV,高于2种母材;焊接接头抗拉强度大于590 MPa,断后伸长率大于32%,断裂位置均在0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢母材一侧。结论 采用惯性摩擦焊工艺可实现不锈钢与渗碳钢的高强连接。