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。     

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.     

低合金高强钢大热输入焊接热影响区组织性能

利用MMS-200热力模拟试验机研究了610 MPa级低合金高强度钢不同热输入焊接热影响区粗晶区(coarse grain high affected zone,CGHAZ)的组织和性能.结果表明,随着热输入的增加,试验钢CGHAZ组织逐渐粗大,低温冲击吸收功下降,但在80～100kJ/cm的大热输入冲击下,热影响区仍...     

含Cr低合金结构钢焊接粗晶热影响区的组织与冲击性能

以Q345钢成分为基础,设计并冶炼了不同Cr含量(0.36%、0.55%及0.70%,质量分数)的试验钢,通过焊接热模拟试验研究Cr含量对低合金结构钢焊接粗晶热影响区的影响。结果表明,焊接热模拟后,试验钢CGHAZ组织均为贝氏体。Cr含量为0.70%时,晶粒明显粗大,贝氏体条片较细且长,具有明显的方向性,材质韧性恶化;随Cr含量增加,试验钢CGHAZ冲击吸收能量降低,断口晶状断面率增大,硬度增大。从焊接性能角度考虑,Cr含量应控制在0.55%左右。     

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.     

热输入对Q550D高强钢热影响区组织和性能的影响

对工程机械用Q550D钢进行不同热输入的焊接热模拟试验,研究其金相组织、硬度、冲击性能和冲击断口形貌。结果表明,模拟的粗晶区主要组织为板条贝氏体,当线能量超过20 kJ/cm时组织中还出现了少量粒状贝氏体。随着热输入的提高,原始奥氏体晶粒和贝氏体板条逐渐粗化;粗晶区的平均硬度值逐渐降低,当线能量为15 kJ/cm时粗晶区明显硬化,而当线能量达到30 kJ/cm时软化;冲击功逐渐降低,特别是当线能量超过20 J/cm时模拟的粗晶区冲击韧性严重恶化。     

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...     

低合金高强钢20Mn2WNbB焊接热模拟粗晶区组织与性能

利用焊接热模拟手段和扫描电镜、透射电镜技术，电子衍射和Ｘ射线衍射等方法研究了国产新型强钢焊接热影响区（ＨＡＺ）粗晶区的组织和性能，发现随８００至５００℃冷却时间ｔ８／５的增长，该区的冲击韧性（αｋ）亦下降。ｔ８／５＜１８０ｓ时，αｋ下降主要是由于富碳的Ｍ－Ａ组成物的增加；ｔ８／５＞１８０ｓ时，αｋ下降主要是由于贝氏体的铁素体板条粗化，另外发现Ｍ－Ａ组成物的精细结构也随ｔ８／５的增长而变化。     

焊接热输入对低合金高强钢焊接热影响区组织性能的影响

采用CO2气体保护焊,研究了不同的焊接热输入对低合金高强钢ASTMA572GR.65钢在预热与不预热条件下焊接热影响区组织和性能的影响.研究表明,在小线能量(10kJ/cm)下,Nb(C,N)等第二相粒子在粗晶区能起到抑制晶粒长大的作用,使得晶粒比较小,而大线能量(40kJ/cm)下,这些粒子完全溶解,几乎没有起到对粗晶区晶粒长大的抑制作用.另外,小线能量(10kJ/cm)下,焊前预热有利于生成较细小的淬硬组织,对GR.65钢粗晶区的韧性起有利作用,而大线能量(40kJ/cm)下焊前预热反而使粗晶区组织粗大,并生成上贝氏体等韧性很差的组织,会对整个焊接热影响区产生不利影响.     

热输入对X80管线钢焊接粗晶区组织与性能的影响

采用热模拟技术模拟研究不同热输入对X80管线钢焊接粗晶区组织与性能的影响。结果表明,焊接热影响粗晶区组织主要由板条状和粒状贝氏体组成,随着热输入的增加,焊接热影响粗晶区的板条贝氏体数量逐渐减少,粒状贝氏体数量逐渐增加,彼此交错分布。当热输入E=20 kJ/cm时,焊接热影响粗晶区晶粒虽有所长大,但板条贝氏体和粒状贝氏体交叉混合分布,表现出较好的冲击性能。通过分析得出,采用焊前预热和小热输入的焊接工艺既可以减少高温停留时间tH,防止晶粒粗化,又可以相应的提高800℃到500℃的停留时间t8/5,给组织相变提供适当的时间,以达到改善X80管线钢手工焊工艺。     

热输入对低合金高强钢超窄间隙焊接热影响区组织和性能的影响

采用超窄间隙熔化极混合气体保护自动焊接技术,以低合金高强钢NK-HITEN610U2与国产焊丝为对象实施焊接.为了研究不同的焊接热输入对其热影响区的微观组织和力学性能的影响,分别设计了五组不同的热输入值(6 kJ/cm,10 kJ/cm,14 kJ/cm,18 kJ/cm,22 kJ/cm),对五组试件进行实验.分析了焊态(未经热处理)焊接热影响区各区显微组织、微区硬度和宏观形貌.结果表明,随着热输入的增大,热影响区宽度相应增加,微观组织也发生变化,晶粒随热输入增加而增大,晶内针状铁素体随热输入增加而减少,粒状贝氏体增多.     

铌对高强结构钢大热输入焊接热影响区组织和性能的影响

采用气电立焊和热模拟试验研究了铌对610MPa级高强结构钢大热输入焊接热影响区组织和性能的影响。结果表明,在100kJ／cm的大热输入条件下,铌对实际接头热影响区宽度的影响不明显,其均为7．5～8mm,但铌可加大粗晶区宽度约1．5min,同时不含铌钢粗晶区韧性均高于含铌钢。热模拟试验时在峰值温度1200℃以上,不含铌钢韧性远高于含铌钢;低于1200℃时,随峰值温度降低两者差值逐渐缩小。高的峰值温度下碳氮化铌溶解增加,固溶铌可通过对界面运动的溶质拖曳效应阻碍铁素体长大动力学,促进粗大板条贝氏体的形成：铌的添加不利于大热输入条件下高强结构钢的焊接性能。     

搭接系数对S271钢镍基堆焊层热影响区组织与性能的影响

采用脉冲钨极氩弧焊在核电用S271钢表面堆焊镍基合金,研究不同搭接系数对堆焊接头热影响区微观组织和显微硬度的影响。结果表明:不同搭接系数下热影响区组织规律一致,第二道焊道未搭接区域紧邻熔合线处组织为粗大板条马氏体;搭接区域焊趾部位微观组织为M-A组元;第一道焊道未搭接区域紧邻熔合线处组织为回火马氏体。第二道焊道与搭接区域紧邻熔合线热影响区显微硬度高于460 HV,第一道焊道未搭接区域热影响区显微硬度低于460 HV;搭接系数为50%时,第二道焊道对第一道焊道未搭接区域的回火软化作用最为明显。     

铁路货车用TCS345不锈钢焊接热影响区韧性分析

利用 thermol-cal 软件获得一定成分体系下铁路货车用 12%Cr 铁素体不锈钢的相图,结合相图对 12%Cr 铁素体不锈钢的焊接过程进行分析.利用光学显微镜、扫描电镜分析 12%Cr 铁素体不锈钢的焊接热影响区为铁素体和马氏体以及碳、氮化物组成的粗晶区和细晶区两部分.结果表明,铁素体晶粒的尺寸与马氏体的含量是影响热影响粗晶区韧性的主要因素.当母材中的碳、氮化物颗粒尺寸在 2～5μm 时,具有最优的冲击性能;当母材中碳+氮含量为 0.02% 左右时,在文中试验条件下粗晶区的马氏体含量为 40%,焊接接头粗晶区具有 -22 ℃的最低韧脆转变温度.

Abstract：

The transformation temperature phase diagram of 12% chromium steel is obtained by using Thermal-cal software. Process of welding 12% chromium stainless steel is analysed with the phase transformation temperature scope. The heat-affected zone (HAZ) of the weld joints is observed with optic microscope and scanning electronic microscope, which the microstructure consists of ferrite, martensite, coarse grain heat-affected zone (CGHAZ), fine grain heat-affected zone (FGHAZ) and Ti(C/N). The key elements that affect toughness of CGHAZ are ferritic grain size and martensitic content. The base material has the best impact toughness when grain size of Ti(C/N) reaches 2-5μm. The lowest ductility-brittle transition temperature in CGHAZ is -22 ℃ when content of carbon plus nitrogen in base material is about 0.02% and martensitic content in CGHAZ is 40% under some certain welding procedure.     

热循环对Q890钢焊接热影响不同区域组织及性能的影响

采用热模拟技术和冲击试验研究经不同峰值温度热循环后Q890钢焊接热影响区的粗晶区、细晶区、不完全相变区和临界粗晶区的组织和韧性的变化规律.结果表明,细晶区冲击吸收功高达222.7 J,具有良好的冲击韧性;而粗晶区、临界区及临界粗晶区冲击吸收功分别为低至56、35.7和16.3 J;分析认为临界区和临界粗晶区中M-A组元主要沿晶界分布造成晶界弱化,晶界处应力集中形成微裂纹,降低其冲击韧性.细晶区中由于原奥氏体晶粒细化,并且大角度晶界取向角θ,在15°<θ<45°范围内的百分比最高为25.7%,能够提高冲击韧性.     

大线能量焊接EH36船板钢FCB焊接接头组织与性能

对工业化试制的32 mm厚大线能量船板钢EH36进行热输入为228 k J/cm的FCB法焊接试验,并研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明:焊接热影响区的过热粗晶区原奥氏体晶粒尺寸达到300~500μm,组织主要由少量晶界铁素体和晶内形核铁素体(约60%~80%)组成,是该区焊接时峰值温度达到δ相转变温度以上并停留较长时间造成的,并给出δ相转变温度及奥氏体晶粒尺寸与峰值温度之间的关系;粗晶区由15~30μm的多边形铁素体与3~10μm的针状铁素体(10%~20%)构成;细晶区包含10~20μm的多边形铁素体和小于等于10μm的珠光体;临界区表现为混晶组织。焊接接头热影响区的冲击功A_(kv)≥100 J(-20℃),拉伸试样断裂于母材,接头性能满足要求。     

Nb含量和热输入量对X80管线钢焊接粗晶区的影响

以工业含铌X80管线钢为对象,研究了不同Nb含量条件下,焊接热影响区粗晶区中的原奥氏体晶粒和析出的状态;通过对焊接热影响区中粗晶区的热模拟实验,研究了不同热输入下,高Nb管线钢焊接粗晶区的晶粒粗化、显微组织演变、及大角晶界分布等情况。结果表明,高Nb钢的粗晶区范围更窄,粗晶区内的晶粒尺寸更小;经过双道焊的热循环后,高Nb钢粗晶区的析出尺寸更小,没有对韧性有害的大尺寸析出。此外,原奥氏体晶粒的粗化,以及显微组织中大角晶界密度的下降,明显降低了高Nb管线钢焊接粗晶区的韧性。     

组织不均匀性对TA15钛合金电子束焊焊接接头热影响区应变集中的影响

通过对TA15钛合金电子束焊焊接接头热影响区进行纳米压痕试验和小试样拉伸试验,结合基于组织的有限元模拟,研究了热影响区中α相和α'相不均匀性对热影响区应变集中的影响. 结果表明,α'相的屈服强度和加工硬化系数均高于α相,α'相是热影响区中较“硬”的组织,α相是热影响区中较“软”的组织,两种组织具有不同的力学性能,因此热影响区组织具有不均匀性. 组织不均匀性导致其细观应力应变分布不均匀,α'相承受较高的应力而α相有较大的应变,从而引起局部塑性变形的不协调,最终形成沿α相的塑性应变集中带.     

紧急水冷及焊后正火对超细晶粒钢接头热影响区组织与硬度的影响

为细化400MPa级超细晶粒钢的粗晶热影响区的晶粒,对其TIG焊接头进行了相变结束前的紧急水冷及焊后正火处理,研究了紧急水冷及焊后正火对热影响区组织和硬度的影响。结果表明,紧急水冷可使粗晶区宽度与空冷条件相比有所减小,但并不能使粗晶区晶粒细化。焊后一次正火可显著细化粗晶区有效粒径,但同时引起细晶区晶粒的粗化。水冷接头比空冷接头热影响区硬度高,正火后每种接头和母材硬度均大幅度降低。仅水冷接头一次正火后的热影响区硬度与原超细晶粒钢母材匹配良好。推荐采用焊后紧急水冷＋一次正火工艺,因其可细化粗晶区的晶粒,并使整个热影响区硬度与原始母材接近。