4.5Cr耐候钢GMAW接头组织及力学性能研究

在不预热的条件下,采用TH650EW型焊丝对4.5Cr耐候钢进行熔化极气体保护焊(GMAW)试验。通过扫描电镜观察和力学性能试验,分析焊接接头的微观组织及力学性能。结果表明,焊缝区组织主要由粒状贝氏体与马氏体组成;粗晶热影响区组织主要为马氏体,细晶热影响区组织由细小的贝氏体和铁素体组成。4.5Cr耐候钢接头具有良好的力学性能。接头焊缝区和热影响区的硬度高于母材,没有出现软化区;其室温抗拉强度达到580 MPa,断口出现在母材;同一冲击温度下,热影响区的冲击吸收功明显大于焊缝区,而且不同冲击温度下热影响区的冲击性能变化较小。     

热输入对LNG运输车储罐用9Ni钢埋弧焊接头组织和性能的影响

通过埋弧焊的方法,采用三种线能量对22mm厚的9Ni钢板进行对接焊,对焊接接头金相组织进行观察,并对接头进行拉伸、弯曲、冲击、硬度等试验检验。结果表明,采用三种线能量的埋弧焊接头粗晶区组织均为马氏体,不完全正火区组织为回火马氏体和少量奥氏体,随着热输入的增加马氏体板条粗化;三种线能量的埋弧焊接头拉伸、弯曲性能均合格,随着线能量的增加,接头抗拉强度基本没有影响,而焊缝和热影响区-192℃冲击功均降低,且焊接热输入对HAZ冲击韧性影响比焊缝大;硬度测试结果表明,焊缝和热影响区硬度值均明显高于母材,临近母材的热影响区边界处均出现一个软化区,随热输入的增加,焊缝及热影响区最高硬度均提高,而软化区硬度几乎不变。     

铁素体/奥氏体双相MIG焊接头组织与动态性能研究

文中对铁素体/奥氏体双相MIG焊接头组织与冲击性能等进行研究。通过分析接头区金相组织、硬度分布和冲击吸收功以及断口形貌,探究焊接接头微观组织演变机理与冲击性能之间的关系。结果表明,铁素体/奥氏体双相焊缝组织为均匀奥氏体和少量铁素体,热影响区组织分别为粗晶区的δ铁素体+马氏体、细晶区与混合晶粒区为马氏体+铁素体;硬度分布由粗晶区、细晶区、焊缝、母材硬度值依次降低,其中熔合线处硬度最大;冲击断口表现为韧性断口,冲击吸收功随温度下降呈降低趋势。研究证明,热输入是影响接头组织与冲击性能的重要因素。铁素体/奥氏体双相组织接头较单一铁素体组织接头动态性能有所提升。     

超塑成形TC4薄板激光焊接头组织及性能研究

对1mm厚Ti6A14V钛合金薄板进行了激光焊接工艺试验,研究结果表明：激光焊配合修饰焊工艺获得成形均匀和质量良好的接头,且焊缝内部无气孔、裂纹等缺陷。接头焊缝区组织以针状α′马氏体相为主,热影响区组织分为粗晶区和细晶区,粗晶区包含较多的针状马氏体,细晶区则为板条状α相＋少量针状马氏体;接头硬度由母材区到焊缝区呈逐渐增高趋势,焊缝区显微硬度最高,为371HV。薄板TC4钛合金激光焊接头拉伸强度与基材相当,断后伸长率略低于母材,接头横弯弯曲角度略低于母材,弯曲断裂于母材侧。     

10CrNi3MoV钢MAG焊接头组织与力学性能研究

采用MAG焊对8 mm厚的10Cr Ni3Mo V钢板进行焊接,借助光学显微镜、扫描电镜、HVS-10型硬度仪、WES600D液压万能试验机、JBN-300B冲击试验机等,对接头组织、硬度和力学性能等进行了研究。结果表明:焊缝组织为针状铁素体、少量的粒状贝氏体和沿柱状晶分布的先共析铁素体。粗晶热影响区晶粒较大,组织为粗大的马氏体。接头的硬度峰值在粗晶热影响区。接头拉伸性能优良,试样均断在母材。从焊缝到热影响区,冲击吸收功逐渐增加。     

9Cr-3W-3Co新型马氏体耐热钢焊接接头不同部位的显微组织和力学性能

采用焊条电弧焊(SMAW)对9Cr-3W-3Co新型马氏体耐热钢进行多层多道焊,通过OM,拉伸、冲击和显微硬度测试等试验,分析了焊接接头不同部位的显微组织和力学性能。结果表明,焊接接头上部和中部的焊缝金属主要由晶粒相对粗大的柱状晶和等轴晶组成,下部几乎全部由晶粒细小的等轴晶组成;焊缝上部和中部金属的显微组织为回火马氏体、大量碳化物颗粒和少量块状M-A组元,焊缝下部金属显微组织由回火马氏体、少量针状δ铁素体和弥散分布的碳化物颗粒组成;焊接接头不同部位的显微硬度分布规律基本一致,从母材经热影响区到焊缝,其硬度逐渐升高,下部焊缝金属的平均硬度为HV288,相对最高;焊接接头不同部位的拉伸和冲击性能存在明显差别,下部焊缝金属的抗拉强度最高(平均726.39 MPa),其冲击吸收功(平均23.3 J)高于母材的(20 J);而上部和中部焊缝金属的抗拉强度和冲击吸收功均低于母材的。     

兴澄1100 MPa级超高强钢Q1100E焊接性试验研究

通过斜Y坡口焊接冷裂纹试验、金相分析和力学性能测试等方法,对兴澄Q1100E超高强钢板焊接接头裂纹敏感性和组织性能进行了研究。结果表明,Q1100E钢焊接接头焊缝组织以贝氏体和针状铁素体为主;粗晶区为粗大马氏体组织,硬度最高;细晶区为细小贝氏体组织;不完全相变区为贝氏体和铁素体两相组织,硬度最低;预热温度高于75℃可避免焊接冷裂纹的产生。随着热输入的提高,焊接接头强度下降明显,低温冲击韧性变化不大。     

Q345超细晶粒钢的焊接性能

对7.5 mm厚Q345超细晶粒钢板卷进行了两种焊丝(φ1.2 mm药芯和实芯)3种热输入(4～10 kJ/em)的系列CO2气体保护焊接试验,研究了焊丝和热输入对焊接接头组织和性能的影响.结果表明,热输入为4 ～ 10 k.J/cm的气体保护焊,可得到满足性能要求的焊接接头;热输入为4～6kJ/cm时,焊接接头粗晶区主要由贝氏体和马氏体构成,且药芯焊丝接头粗晶区马氏体含量高于实芯焊丝接头粗晶区,导致了药芯焊丝接头粗晶区较高的硬度;热输人为10 kJ/cm时,焊接接头粗晶区主要由铁素体构成.拉伸试验和硬度试验表明,母材是焊接接头中的薄弱部位.冲击试验结果表明,焊缝区、热影响区冲击性能与母材在同一水平.     

厚板铜镍合金电子束焊的接头组织与力学性能

采用真空电子束焊接实现了船用厚板铜镍合金的优质可靠连接,焊后对接头组织、显微硬度、拉伸性能和冲击性能进行了测试研究。研究结果表明,焊缝为粗大的枝晶组织,热影响区为晶粒大小不等的孪晶组织,靠近焊缝处晶粒有异常长大;接头显微硬度最高值为HV0.2122,出现在热影响区;焊接接头最大抗拉强度达到342 MPa,与母材等强,拉伸试样均在母材断裂,拉伸断口分布大小不一的韧窝,呈明显的韧性断裂特性;焊缝最高冲击吸收功达到160 J,高于母材的,热影响区最低冲击吸收功121 J,略低于母材的。     

船用高强钢大线能量焊接接头组织性能研究

采用FCB大线能量焊接方法对30 mm厚EH36船用高强钢板进行焊接试验,研究了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,线能量为161 kJ/cm时获得的接头成形良好,无气孔、夹杂等缺陷。焊缝组织主要为先共析铁素体与密布的针状铁素体。熔合区存在显著的组织不均匀性,粗晶区主要为片状与块状先共析铁素体,并可见少量黑色珠光体。细晶区主要为细小的白色铁素体与黑色珠光体,呈混杂分布。焊缝硬度值最高,而在热影响区出现了软化区。接头力学性能良好,接头熔合线附近冲击吸收功低于焊缝与母材的,接头抗拉强度均值为545 MPa,断口位置位于热影响区,为典型的韧性断裂。     

ULCB钢电子束穿透焊组织与性能

为了进一步探索ULCB钢的焊接性能,采用真空电子束穿透焊不同束流强度对14 mm钢板对接接头进行了焊接,通过焊缝形貌比较,束流强度为100 mA时,接头焊缝成形最好,选取该接头做了拉伸、硬度、冲击试验及金相组织分析.结果表明,拉伸试样的断裂区域在母材区,抗拉强度为761 MPa、屈服强度为669 MPa,硬度范围在270~330 HV;冲击试样的断裂区域在热影响区,焊缝区平均冲击功为288 J,热影响区平均冲击功为273 J;接头显微组织中,焊缝区和热影响区产生了α'马氏体相,使焊缝区和热影响区产生相变强化,导致焊接接头的强度和硬度均高于母材.     

焊接热输入对Q890/Q550异种钢激光-MAG复合焊接头组织及力学性能的影响

采用激光-MAG复合焊进行了Q890/Q550异种钢焊接试验,研究不同焊接热输入对异种钢焊接接头显微组织和力学性能的影响。试验结果表明,在相同热输入下,焊缝两侧过热区主要由板条马氏体和少量贝氏体组织组成,细晶区为致密的板条马氏体组织,Q890钢侧的马氏体含量比Q550侧多,板条更加粗短,焊缝冲击断口具有剪切韧窝特征,冲击韧性优于热影响区;随着热输入从3.5 kJ/cm增加到9.6 kJ/cm,过热区晶粒粗化,贝氏体逐渐增多,马氏体含量减少,焊缝和热影响区冲击吸收能量略微减小。三种热输入下拉伸试件均断在母材Q550钢,断后伸长率相当,断裂方式为韧性断裂,焊接接头强度高于母材。     

TC4钛合金激光-MIG复合焊接头组织性能

采用激光-MIG复合焊接方法实现了3 mm厚TC4钛合金的焊接,并研究了焊接接头的组织特征、硬度分布、拉伸性能和耐蚀性能。研究结果表明：激光-MIG复合焊接可以实现TC4钛合金的高质量焊接,焊缝成形良好,无明显缺陷;焊缝中心为粗大的β相柱状晶,晶内为细小的针状α′马氏体;热影响区主要为等轴状的α相+β相+α′马氏体,随着远离熔合线,晶粒越来越细且α′马氏体含量越少;焊缝区硬度最高、热影响区硬度次之,母材区硬度最低,且热影响区粗晶区硬度高于细晶区硬度;焊接接头平均抗拉强度为1 069 MPa,平均断后伸长率为5.3%,试样均断裂在靠近热影响区的母材区域,断口呈现塑性断裂特征,同时焊接接头的耐蚀性能略高于母材。     

9Cr-1.5W-0.15Ta耐热钢电子束焊缝和搅拌摩擦焊缝组织性能比较

对9Cr-1.5W-0.15Ta耐热钢分别进行电子束焊和搅拌摩擦焊工艺试验,研究了不同焊接方法对焊缝微观组织及接头冲击韧性的影响规律. 结果表明,电子束焊缝由粗大的树枝状板条马氏体组成,且原奥氏体晶界处和晶内的析出相发生完全溶解;搅拌摩擦焊缝由细小且均匀的板条马氏体组成,晶界处的M₂₃C₆碳化物发生溶解,晶内球状MX相无明显变化. 由于形成大量的板条马氏体,电子束焊缝和搅拌摩擦焊缝硬度均显著高于母材. 不同焊接方法对其焊缝的冲击吸收功有着显著影响,电子束焊缝冲击吸收能量仅为母材的12.2%,而搅拌摩擦焊缝则表现出较好地冲击韧性,其冲击吸收能量为母材的90%.     

船用管-管机器人焊接接头组织和性能

采用机器人焊接系统进行了船用管-管MAG对接焊,分析了管焊接接头的力学性能和微观组织.结果表明:侧弯试验的试样焊缝和熔合区均无裂纹,焊接接头的抗拉强度高于母材,焊缝金属的硬度均高于其两侧的热影响区和母材,且其冲击吸收功明显高于热影响区,在熔合线外2mm和5mm处,热影响区的冲击吸收功明显较低.由于采用多层多道焊,后层焊道对前层焊道的重复加热类似于"正火",使得焊缝层间柱状晶组织被打乱,获得细小的铁素体+少量珠光体组织,对焊缝金属的性能起到了很好的改善作用:而热影响区粗晶区粗大的魏氏组织和不完全重结晶区存在的大块铁素体,导致韧性明显降低.     

921A钢激光-MAG复合焊接头组织及性能

针对6 mm厚的921A钢板,采用激光-MAG复合焊接工艺进行对接焊试验,并对焊接接头的显微组织、硬度、拉伸性能、耐腐蚀性能等进行了分析。结果表明,采用激光-MAG复合焊工艺可获得成形连续美观的焊接接头,无未熔合、裂纹、气孔等缺陷;焊缝组织为针状铁素体、少量沿晶界析出的先共析铁素体及长条状贝氏体,热影响区组织为马氏体;焊接接头的拉伸性能和冲击性能均符合国家标准要求,焊缝强度高于母材,但塑韧性低于母材。峰值硬度在热影响区,为315 HV,焊缝硬度约为280 HV,符合最高硬度不得超过410 HV的规定。焊缝耐电化学腐蚀性能最强,母材次之,热影响区最低;激光和MAG电弧2种热源共同作用区域的组织分布更加均匀,硬度及耐腐蚀性能较激光单独作用区域有了明显改善。创新点： 采用激光-MAG复合焊实现了6 mm厚度921A钢板无缺陷对接焊的一次焊接成形。焊缝晶粒更加细化,分布更加均匀;焊缝抗拉强度、硬度、电化学腐蚀性能均高于母材,冲击吸收能量满足船级社要求。     

Ti6321合金TIG焊接接头组织与动态力学性能研究

采用钨极氩弧焊（TIG）焊接双态组织的Ti6321合金,对未焊接母材、近热影响区母材、热影响区和焊缝区进行显微硬度及静动态力学性能测试,并对焊接接头动态压缩前后的组织结构进行观察。结果表明：Ti6321合金经TIG焊接后,热影响区组织为等轴初生α相与β相+针状马氏体α''相构成的近双态组织;焊缝区为大块α相与针状马氏体α''相构成的网篮组织,且晶粒较为粗大。在显微硬度与静动态抗压强度方面,焊接接头热影响区最高,母材与近热影响区母材次之,焊缝区最低。母材、近热影响区母材和热影响区冲击吸收功相近,焊缝区低于前三者。热影响区因形成致密细小的针状马氏体α''相,其硬度与动态抗压强度较高,变形协调能力弱,塑性较低。焊缝区粗大的晶粒使动态塑性与动态强度都较低。在2100～2900 s-1动态压缩应变率范围内,母材、热影响区与焊缝区随着应变率增大,发生了明显的塑性变形。母材与热影响区中的等轴α相由压缩前分布均匀的椭球状转变为方向不一的长条状,转变程度随着应变率的增大而增大。     

DP590高强钢激光焊接接头组织与显微硬度分析

使用YAG型光纤激光器对DP590钢进行激光焊接试验,研究了焊接接头的微观组织和显微硬度。结果表明:激光输出功率为3 k W,焊接速度为3、4、5 m/min时,焊接接头外观形貌较好,没有出现裂纹、气孔。随着焊接速度的增大,焊接接头的焊缝区和热影响区的宽度逐渐减小。焊缝中心的组织为板条状的马氏体,靠近焊缝热影响区的组织为马氏体和少量的铁素体,靠近母材热影响区的组织为马氏体和大量的铁素体。接头焊缝区的显微硬度明显高于母材,焊缝中心的最高硬度为380 HV。焊接接头的硬度从焊缝到母材呈逐渐减小的趋势。     

35CrMnSiA超高强钢的焊接性试验研究

采用MIG焊焊接超高强钢35Cr Mn Si A,对热处理前后焊接接头组织进行分析,并对热处理后焊接接头进行了硬度测试、拉伸试验、冲击试验及断口分析,从而研究分析了35Cr Mn Si A的焊接性。结果表明:焊态下,焊缝区组织为针状马氏体和少量残余奥氏体,热影响区组织为板条状马氏体、贝氏体和残余奥氏体;热处理后,焊缝组织为回火马氏体和残余奥氏体,热影响区组织为回火马氏体、少量贝氏体和残余奥氏体;焊接接头焊缝区的硬度高于热影响区和母材;焊接接头抗拉强度为1640.8 MPa,伸长率为9.2%,焊缝区冲击功为37.6 J,焊缝区的冲击断口为混合断口。     

冷连轧带钢焊接接头的显微组织与性能

采用扫描电子显微镜、维氏显微硬度计及成形机分析表征了冷连轧带钢焊接接头从焊缝到热影响区的显微组织与力学性能。结果表明,冷连轧带钢焊接接头的显微组织由粒状贝氏体、板条贝氏体及少量的马氏体-奥氏体组元组成,在临界粗晶区还出现大量多边形铁素体;显微硬度值在焊缝区域最高,在热影响区出现波动,在临界粗晶区明显下降并逐渐接近母材硬度;经杯突测试后发现裂纹源于临界粗晶区,经少量塑性变形后呈韧性断裂。