ASTM4130钢再热粗晶热影响区组织及韧性分析

采用金相、扫描电镜、透射电镜和焊接热模拟方法,研究了二次热循环对ASTM4130钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)显微组织、冲击韧性和断口形貌的影响.结果表明,再热粗晶热影响区低温冲击韧性均低于母材,发生热影响区整体脆化.临界粗晶区(IRCGHAZ)冲击吸收功损失分别为母材和CGHAZ的96.6%和37.9%,脆化现象最...     

元素Nb对TiNbV微合金钢CGHAZ组织与冲击韧性影响

利用焊接热模拟研究Nb元素含量对TiNbV微合金钢焊接热影响粗晶区(CGHAZ)组织和性能的影响. 低铌钢和高铌钢在经历焊接热循环后微观组织构成及晶粒尺寸有显著差异. Nb元素含量为0.005%时焊接CGHAZ组织为铁素体和针状铁素体以及珠光体,大角度晶界和小角度晶界的晶粒比例相当,焊接CGHAZ晶粒尺寸粗大不均匀. 随着Nb元素含量的增加,大角度晶界的晶粒数量有所增加,晶粒得到细化. 但是,针状铁素体形成受到抑制,CGHAZ中贝氏体含量增加. 微合金钢中贝氏体的形成对焊接CGHAZ冲击韧性的下降起主导作用,Nb元素的含量控制在合适范围内(~ 0.02%),才可以保证CGHAZ具有良好的冲击韧性.     

大线能量焊接对不同Ti含量石油储罐钢性能影响

采用Gleeble3500并结合SEM、TEM等实验方法研究了大线能量焊接对不同Ti含量690MPa级石油储罐用钢粗晶热影响区(CGHAZ)组织、性能的影响。结果表明,提高Ti含量可显著提高母材的强度和低温冲击性能,但会严重恶化CGHAZ的冲击性能。随线能量的升高,高Ti钢CGHAZ的冲击性能急剧下降,而低Ti钢CGHAZ冲击性能则下降较小,低Ti钢CGHAZ的冲击性能逐渐明显大于高Ti钢。分析认为这是由于高Ti钢大线能量焊接时粒状贝氏体增多、TiN显著粗化及(Ti,Nb)N成分演变所致。     

热模拟微钙C-Mn钢焊接热影响区的组织及其对韧性的影响

分别研究了微钙C-Mn钢中分布的弥散的热稳定的第二相CaO粒子对焊接热影响粗晶区(CGHAZ)奥氏体晶粒的细化效果和CGHAZ显微组织中的M-A组元对冲击韧性的影响.研究结果表明:热稳定的第二相CaO粒子对焊接CGHAZ奥氏体晶粒的细化效果显著;当冷却速度较快时M-A组元主要以长条状分布,使材料的韧性降低,当冷却速度慢时M-A组元为颗粒状CGHAZ韧性较低,当中等冷却速度时M-A组元由长条状向颗粒状过渡CGHAZ韧性较好.     

微钙钢中第二相粒子对焊接CGHAZ奥氏体晶粒度及强韧度的影响

通过向碳素钢中添加微量钙元素,在钢中形成弥散的热稳定的第二相含钙的氧化物粒子.利用扫描电镜、光学电镜、系列冲击试验和显微硬度测试等检测方法,对微钙钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)组织、奥氏体晶粒度及强韧度进行了研究.结果表明,弥散分布的含钙的氧化物粒子,钉扎了焊接热循环过程中CGHAZ的奥氏体晶界迁移,限制了奥氏体晶粒的长大,获得较细的焊接CGHAZ晶粒度,进而改善了微钙钢焊接CGHAZ的强韧度.     

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...     

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。     

Zr对高强度钢热影响区第二相粒子及韧性影响

研究了0.012 4%锆对低合金高强度钢焊接热影响区粗晶区第二相粒子和冲击韧性的影响.结果表明,模拟20 kJ/cm焊接线能量下无锆钢焊接热影响区粗晶区中第二相粒子为Al-Ti复合氧化物和（Ti,Nb） N析出物.而含锆钢则是Zr-Al-Ti复合氧化物及（Al,Ti,Nb） N和（Ti,Nb） N析出物.同时,定量数据分析表明含锆钢中氧化物和氮化物粒子密度更高且尺寸更加细小.这些高密度的细小的第二相粒子在焊接过程中能有效钉扎晶界移动,抑制奥氏体晶粒粗化,在焊接热影响区粗晶区中得到尺寸相对细小均匀的原奥氏体晶粒,使得含锆钢焊接热影响区粗晶区呈现韧性断裂和极好的低温冲击韧性.     

焊接热过程和冶金过程

利用Gleeble-3800热模拟试验机模拟粗晶热影响区（CGHAZ）焊接热循环,研究了大热输入条件下不同石油储罐用钢的粗晶区组织、韧性及其变化规律。结果表明,各钢粗晶区组织均以贝氏体为主,但由于铁索体、粒状贝氏体等组织的比例差异,韧性差别较大。同时,随着M-A组元面积分数的增加,韧性也呈下降趋势,二者均为先降之后维持较低值。     

焊接热过程和冶金过程

利用Gleeble-3800热模拟试验机模拟粗晶热影响区（CGHAZ）焊接热循环,研究了大热输入条件下不同石油储罐用钢的粗晶区组织、韧性及其变化规律。结果表明,各钢粗晶区组织均以贝氏体为主,但由于铁索体、粒状贝氏体等组织的比例差异,韧性差别较大。同时,随着M-A组元面积分数的增加,韧性也呈下降趋势,二者均为先降之后维持较低值。     

Effect of Zr Addition on the Microstructure and Toughness of Coarse-Grained Heat-Affected Zone with High-Heat Input Welding Thermal Cycle in Low-Carbon Steel

Microstructures and toughness of coarse-grained heat-affected zone (CGHAZ) with high-heat input welding thermal cycle in Zr-containing and Zr-free low-carbon steel were investigated by means of welding thermal cycle simulation. The specimens were subjected to a welding thermal cycle with heat inputs of 100, 400, and 800 kJ cm^?1 at peak temperature of 1673 K (1400 °C) using a thermal simulator. The results indicate that excellent impact toughness at the CGHAZ was obtained in Zr-containing steel. The Zr oxide is responsible for AF transformation, providing the nucleation site for the formation AF, promoting the nucleation of AF on the multi-component inclusions. High fraction of acicular ferrite (AF) appears in Zr-containing steel, acting as an obstacle to cleavage propagation due to its high-angle grain boundary. The morphology of M-A constituents plays a key role in impact toughness of CGHAZ. Large M-A constituents with lath form can assist the micro-crack initiation and seriously decrease the crack initiation energy. The relationship of AF transformation and M-A constituents was discussed in detail.     

焊接热输入对Q890高强钢热影响区裂纹扩展的影响

采用Gleeble1500热模拟试验机,研究不同热输入对Q890高强钢焊接热影响区粗晶区的微观组织和韧性影响规律. 结果表明,随着热输入的增加,粗晶区的微观组织表现出从马氏体组织向马氏体、贝氏体的混合组织,再向贝氏体、粒状贝氏体的混合组织的转变. 当热输入为19.7 kJ/cm时,冲击吸收功最高为83 J,主要原因是由于先相贝氏体分割后相马氏体,大角度晶界密度最大,改善了冲击韧性. 当热输入较高时,粗晶区脆化的原因是由于M-A组元呈链状分布,造成局部应力集中,成为裂纹起裂和扩展的主要通道.     

EFFECT OF Zr ADDITION TO Ti-KILLED STEEL ON INCLUSION FORMATION AND MICROSTRUCTURAL EVOLUTION IN WELDING INDUCED COARSE-GRAINED HEAT AFFECTED ZONE

Effects of Zirconium on the chemical component and size distribution of Ti-bearing inclusions, favored the grain refinement of the welding reduced, coarse-grained heat affected zone （CGHAZ） with enhanced impact toughness in Ti-killed steels, which were examined based on experimental observations and thermodynamic calculations. It indicated that the chemical constituents of inclusions gradually varied from the TiO oxide to the Ti-O＋Zr-O compound oxide and a single phase of the ZrO2 oxide, as the Zr content increased from zero to 0.0100%. A trace of Zr （0.0030%-0.0080%, depending on the oxygen content in liquid steel） provided a large amount of nucleating core for Ti oxide because of the larger specific density of ZrO2 oxide, and produced a small size distribution of the inclusions favorable for acicular ferrite transformation with a high nucleation rate in the CGHAZ, and a high volume fraction of acicular ferrite was obtained in the CGHAZ, with enhanced impact toughness. Otherwise, a high content of Zr （-0.0100%） produced a single phase Zr02, which was impotent to nucleate acicular ferrite, and a microstructure composed of ferrite side plate and grain boundary ferrite developed in the CGHAZ. The experimental results were confirmed by thermodynamic calculations.     

M-A组元对石油储罐用钢粗晶热影响区韧性的影响

利用Gleeble-3800热模拟试验机模拟粗晶热影响区(CGHAZ)焊接热循环,研究了大热输入条件下不同石油储罐用钢的粗晶区组织、韧性及其变化规律.结果表明,各钢粗晶区组织均以贝氏体为主,但由于铁素体、粒状贝氏体等组织的比例差异,韧性差别较大.同时,随着M-A组元面积分数的增加,韧性也呈下降趋势,两者均为先降之后维持较低值.另外,M-A组元的形态等也对韧性有影响,块状M-A组元对韧性的损害大于条状M-A组元.考虑多种合金元素共同作用对M-A组元形成的综合影响,利用多元线性回归的方法对M-A组元面积分数做出了预测,对粗晶区韧性评判有一定实际意义.     

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     

铌对高强钢焊接热影响区中马氏体-奥氏体组元形态的影响

对铌含量不同的五种钢材进行焊接热循环模拟焊接热影响区粗晶区，研究Ｎｂ含量对粗晶区中ＭＡ组元的形态和粗晶区韧性的影响。结果表明，降低钢材的Ｎｂ含量能够减少细长ＭＡ组元的含有率，从而控制ＣＧＨＡＺ的韧性，因此，进行实际钢材化学成分设计时，在满足强度要求的条件下，应尽量降低Ｎｂ的含量。     

焊接热输入对Q690高强度桥梁钢焊接热影响区粗晶区组织与力学性能的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了16 mm厚Q690高强度桥梁钢不同焊接热输入(E)条件下焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)的组织演变规律,研究了焊接热输入、组织和力学性能之间的关系。结果表明:Q690高强度桥梁钢CGHAZ的组织主要为板条马氏体(LM)、板条贝氏体(LB)和粒状贝氏体(GB)。随着焊接热输入的增大,LM含量逐渐减少,LB和GB含量逐渐增多,组织逐渐粗化;CGHAZ的显微硬度和-40℃冲击吸收能量均逐渐减小;当15 kJ/cm≤E≤30 kJ/cm时,CGHAZ组织为细小的LM和LB,大角度晶界(HAGB)含量较高而GB和M-A组元含量较少,显微硬度较高且冲击韧性较好。     

WB36钢临界再热粗晶区组织性能

用热模拟方法研究了WB36钢（15NiCuMoNb5）临界再热粗晶区（IRCGHAZ）组织特征及性能,分析组织转变过程及M-A组元形成原因,揭示了1RCGHAZ脆化机理。结果表明,IRCGHAZ保持粗大的板条状马氏体组织特征,形成了密集的M-A组元,其中条状M-A组元分布于马氏体板条间,而在原始奥氏体晶界形成链状M-A组元。与一次粗晶区（CGHAZ）、二次粗晶区及过临界再热粗晶区（SCCGHAZ）相比,IRCGHAZ的韧性最低,它将导致接头的局部脆化现象。IRCGHAZ脆化的主要原因是存在于晶内的条状M-A组元,而不是分布于晶界的粒状M-A组元,这是由于条状M-A组元比颗粒状M-A组元更容易引起解理断裂。     

微钙钢焊后显微组织中的粒状贝氏体对韧性的影响

研究了焊接热模拟工艺参数t8/5对微钙钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)显微组织和冲击韧度的影响.利用Lepera试剂腐蚀法,采用光学金相显微镜、透射电子显微镜分析了不同t8/5条件下粒状贝氏体中MA组元的形态及分布特征.研究结果表明当冷却速度较快时,M-A组元主要以长条状、呈方向性分布;当冷却速度降低时,M-A组元逐渐变成颗粒状,并失去方向性;当t8/5＝40 s时,韧性较好.