X100管线钢自保护药芯焊丝研制及焊接接头性能分析

基于成分匹配与组织匹配设计原则,确定了X100管线钢焊缝金属的合金系.结合焊缝金属的合金化原理,定量计算出需要向焊缝中过渡的合金元素种类及其含量,设计并制成X100管线钢匹配用自保护药芯焊丝.选用合适的焊接工艺参数进行试焊,并对焊接接头的性能进行分析.结果表明,所研制的药芯焊丝焊接接头的力学性能优异,抗拉强度达到795 MPa,屈服强度达到615 MPa,冲击吸收功达到47.7 J(-40℃);焊缝组织主要为板条状贝氏体和粒状贝氏体,另有少量针状铁素体穿插其中,能够与母材实现较好的组织匹配.     

Zr-Er微合金化焊丝焊接接头的组织与性能

在ER5183焊丝合金成分基础上添加微量的Zr和Er,对焊丝进行微合金化;采用TIG方法对5182铝合金板材施焊,研究了焊接接头的拉伸强度、硬度和显微组织。结果表明,使用ER5183焊丝的焊接接头最薄弱位置是焊缝处,且焊接热影响区的软化问题较严重;使用Zr-Er微合金化焊丝焊接接头的晶粒细化效果明显,焊接接头的拉伸强度和硬度也有较大幅度提高,其中复合添加Zr和Er微合金化的ER5183焊丝焊接接头的性能最佳,抗拉强度可达330.4MPa,计算焊接系数为0.77。     

硅对304不锈钢GMAW高速焊接头组织性能的影响

以不锈钢焊丝中Si元素含量不同对高速焊焊后焊缝成形以及接头组织性能为研究目的,采用GMAW焊接工艺方法,借助扫描电镜、XRD衍射图谱、拉伸以及微观硬度等力学性能测试作为分析手段,深入研究Si元素在焊缝内部空间分布规律,及其对焊后成形焊缝组织和力学性能的影响规律. 结果表明,焊丝中存在特定含量的Si元素,不仅能够增加熔池金属流动性,提高焊接过程稳定性,改善焊后焊缝成形;同时焊接速度可以大幅提高至120 cm/min;由于Si元素的存在,GMAW高速焊焊后接头组织主要为奥氏体+δ铁素体,焊缝组织得到优化. XRD衍射图谱中发现焊后接头组织中存在马氏体和渗碳体,焊后接头微观硬度有所增加,拉伸性能基本持平,且在拉伸断裂前有明显的颈缩,塑性及抗拉强度良好.     

合金元素对铜/钢接头连接机理及性能的影响

采用HS201实心焊丝、Cu-Si药芯焊丝、Cu-Ni药芯焊丝3种不同的焊接材料对T2铜和304不锈钢异种金属进行了熔化极气体保护焊接试验.主要研究了合金元素(Si,Ni)对T2铜/304不锈钢连接机理及焊接接头微观组织、力学性能的影响.结果表明,采用3组焊丝得到的焊缝成形良好,且焊接接头的横截面均未出现明显的宏观缺陷...     

2090Ce铝锂合金的焊缝热裂纹敏感性及接头力学性能

采用焊缝合金化手段，通过设计新型焊丝向焊缝中添加Ｌｉ、Ｚｒ和Ｃｅ等合金化元素，研究了２０９０Ｃｅ稀土铝锂合金焊缝金属的热裂纹敏感性；探讨了合金元素对接头力学性能的影响及作用规律；进而研究了适用于焊接２０９０Ｃｅ合金的焊丝合金成分。试验结果表明，向焊缝金属中添加适量的合金元素Ｌｉ、Ｚｒ和Ｃｅ，能够细化晶粒；增加焊缝中的共晶数量并改善其分布形态，从而有助于降低焊缝金属的热裂纹敏感性。另外，适量的Ｌｉ、Ｚｒ和Ｃｅ等合金元素还能够在不降低接头塑性的同时，明显改善接头的强度；但Ｌｉ和Ｃｅ含量过多则会对接头性能，特别是塑性造成损害。所设计的焊丝材料能够适用于焊接２０９０Ｃｅ稀土铝锂合金。     

Bi、Ti复合添加对灰铸铁焊补区组织与性能的影响

通过在灰铸铁气焊丝中复合添加合金元素Bi和Ti,研究了Bi、Ti元素对焊补区组织与性能的影响.结果表明,微量Bi、Ti元素的复合加入可有效提高焊缝金属的石墨化能力,促进石墨形核与生长,抑制渗碳体的形成.在焊丝中添加Bi约100 ×10-4%、Ti约0.3%条件下,焊缝和熔合区中石墨和铁素体析出数量显著增多,焊补区硬度趋于降低,机械加工性能明显改善.微合金化铸铁焊补区与灰铸铁母材在性能和色泽上具有良好的一致性.     

硅对SAl5356铝合金焊丝显微组织和性能的影响

研究了硅对SAl5356焊丝及其焊接的5083铝合金焊缝显微组织及力学性能的影响. 结果表明,Si元素含量在0~0.12%时,随着Si元素含量的增加,SAl5356焊丝及其焊接接头强度稍有升高,塑性稍有下降;当Si元素含量高于0.12%时,随着Si元素含量的增加,SAl5356焊丝及其焊缝组织中含硅粗大相增多,焊丝拉伸性能下降,硬度不均匀性加剧,焊接接头强度及弯曲性能变差. 特别是当Si元素含量超过0.2%后,合金中含硅粗大相在晶界处富集,与α(Al)基体构成鱼骨状共晶组织,焊丝及其焊接接头力学性能下降更加明显,铝线材的强度比峰值下降了约12%,断后伸长率下降了约45%. 因此从提高SAl5356焊丝及其焊缝性能角度考虑,Si元素含量不宜超过0.2%,以控制在0.12%以内最佳.     

高速列车用富氩混合气体保护焊丝的研制

通过试验分析了富氩混合气体保护焊条件下焊丝中各元素含量对焊丝及焊缝金属性能的影响.结果表明:随着焊丝中C,Si,Mn含量的增加,焊丝及焊缝金属的强度均提高,焊缝金属的伸长率和冲击吸收功降低.考虑焊丝的制造工艺、使用性能以及CRH5高速列车转向架对焊接接头服役性能的要求,通过调整焊丝成分得到了符合CRH5高速列车使用要求的焊接接头性能.     

不同焊丝对LY12铝合金TIG焊接头组织与性能的影响

采用4种焊丝对LY12铝合金进行TIG焊,并对焊接接头的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明:在焊丝中添加Ti、Zr元素可以细化焊缝的组织。当用未含Ti、Zr或只含Ti元素的焊丝进行焊接时,焊缝组织为树枝晶,接头力学性能较差;当用含有Ti、Zr元素的焊丝进行焊接时,焊缝组织明显细化,为细小的等轴晶,显著提高了接头力学性能。     

Al6061/TA2异种金属冷金属过渡焊接性分析

以AlSi₅ 焊丝对6061铝合金和TA2纯钛进行CMT熔钎焊,采用SEM,EDS分析焊接接头的微观组织特征,并通过拉伸试验对接头进行力学性能评定.结果表明,焊接过程稳定,焊缝成形美观.所得到的焊接接头具有熔焊和钎焊两部分,其中局部熔化的铝母材与熔融的焊丝混合后形成焊缝,焊缝金属与微熔的钛母材形成三个钎焊界面.钎焊界面主要成分为TiAl₃金属间化合物,其厚度较薄.此外,界面附近还有一些随机分布的棒状的TiAl₃金属间化合物.焊接过程中,随着焊丝偏移量的增加,焊缝力学性能提高.参数优化后的接头抗拉强度较高,且断裂在铝热影响区.     

多元微合经铸铁气焊丝的研究与应用

通过加入Ca、Ni、Ti、Bi多元复合合金,研制出灰铸铁和球墨铸铁两种气焊丝;焊接试验及生产实践证明,两种焊丝在冷焊条件下所形成的焊缝强度、硬度和颜色均与母材具有良好的一致性;可满足有性能的重要球铁和灰铁铸件加工面的修复,经济效益显著。     

热成形硼钢激光焊接与电阻点焊接头性能对比研究

分别采用CO2激光焊接系统和中频伺服电阻点焊设备,对超高强度热成形硼钢进行了焊接试验,测试了接头的抗剪切强度和显微硬度,观察了焊缝显微组织。结果表明：两种焊接方式均能获得成形良好的焊接接头,焊缝组织基本为马氏体,显微硬度与母材相当,激光焊缝的马氏体组织明显更细化、抗剪切强度也更高。     

激光焊接HR-2抗氢不锈钢的性能及组织

为研究HR-2抗氢不锈钢的激光焊接性,对焊接接头的力学性能、试样断口扫描电镜形貌、焊缝金相组织及焊缝内气孔的形貌与成分进行了试验与分析.结果表明,激光焊接HR-2抗氢不锈钢,虽然焊接接头的抗拉强度有所升高,断面收缩率和缺口冲击韧性值有所降低,但试样的微观断裂机制与母材一样是按微坑聚集型的韧性断裂方式进行的,表明焊接接头仍然具有较好的韧塑性;焊缝中未出现明显的合金元素烧损或过多的氧化及脱氧产物,焊缝热影响区很窄,与基体的结合界面良好;激光深熔焊接HR-2抗氢不锈钢,焊缝中除了容易出现常见的析出性气孔和反应性气孔外,更容易出现激光焊接所特有的小孔型气孔.     

TiNi形状记忆合金片激光微焊接接头的组织性能

采用脉冲激光实现了0.2mm厚TiNi形状记忆合金的对接焊,研究了焊接接头的抗拉强度、断裂形貌、组织和相变过程。结果表明,脉冲激光能够实现薄片状TiNi形状记忆合金的良好对接焊,焊接接头的抗拉强度可达683MPa,为冷轧态母材的97%,断口形貌与母材相似,均为延性断裂。根据晶粒尺寸和显微组织的不同,接头可分为4个区。焊缝中心区为细小的等轴晶,而焊缝边缘为柱状晶组织。对焊接接头进行焊后退火处理后其相变过程与退火态TiNi形状记忆合金的接近。     

TWIP钢TIG焊接接头的组织与性能

研究了TWIP(21Mn24Cr5Ni2Al2Si)钢冷轧板手工TIG焊接后的焊接接头组织和力学性能。结果表明,焊接接头和母材组织均为单一奥氏体,且不形成孪晶,拉伸后的组织有少量形变孪晶。母材的抗拉强度和显微硬度远高于焊接接头,母材伸长率略低于焊接接头;母材断口为准解理断裂,无缩颈;焊接接头为韧窝型韧性断裂,有明显缩颈。母材和焊接接头的性能有巨大差异,且TWIP效应不明显,有必要对其整体进行固溶处理。     

活性剂对激光-电弧复合焊接的影响

提出了激光-电弧复合活性焊接法,以提高小功率激光-电弧复合焊接的熔深.在待焊不锈钢表面涂覆一层活性剂,然后进行激光-电弧复合焊接.研究了工艺参数对焊缝成形性的影响,并对焊接接头的组织性能进行了分析.结果表明,涂覆活性剂后可以使复合焊接的熔深增加,并且可以细化复合焊焊缝组织.复合焊接头与复合活性焊接头的显微硬度变化规律一致.复合活性焊接头的抗拉强度较高,达到母材抗拉强度的92%.复合活性焊接头的腐蚀速率低于复合焊接头的腐蚀速率,具有良好的耐蚀性能.     

焊条电弧焊焊补铸铁件焊区硬度控制

采用微合金化灰铸铁同质电焊条和直流电焊机,研究了焊接电流和预热温度对焊补区组织和硬度的影响规律．结果表明,焊接电流和预热温度对焊补区组织和硬度均有显著的影响．在焊接电流一定的情况下,预热温度越高,接头温度分布越均匀,冷速越缓慢,越有利于形成灰口组织;在预热温度一定的情况下,随着焊接电流的增大,焊接热输入增大,焊区冷却速率减小,容易获得无白口的灰口组织．采用小电流打底、大电流连续焊补工艺,可有效地控制焊补区组织和硬度,获得机械加工性能优良的同质焊缝．     

铸铁喷焊组织及力学性能研究

为了解决铸铁焊补中焊缝处存在白口、淬硬组织以及裂纹等问题,采用氧乙炔火焰喷枪喷焊自熔性合金粉末F101和Ni60焊接球墨铸铁和用铸铁焊条Z308电弧冷焊球墨铸铁,并对试样进行抗拉强度、硬度测试和金相组织观察。结果表明:用铸铁焊条电弧冷焊后焊缝有白口、淬硬组织及裂纹;用Ni60合金粉末喷焊后熔合区硬度出现突变,硬度高达701HV,与母材硬度值差别很大,用F101合金粉末喷焊后热影响区及焊缝处硬度值与母材差别不大;金相组织观察表明焊缝与母材除了机械结合外,还有冶金结合。喷焊的焊缝无裂纹,且结合强度高于铸铁焊条的焊缝。     

FSS/ASS厚壁异种钢“TIG冷焊 + UNGW”组合焊的接头组织与力学性能

为了有效解决铁素体不锈钢的焊接热影响区晶粒易粗化问题，以及奥氏体不锈钢焊接时在接头部分熔合区及其附近热影响区内因易形成蠕虫状δ铁素体而显著降低该区域耐腐蚀性的问题，提出了“TIG冷焊 + UNGW”的组合焊接工艺，并进行了1Cr17/1Cr18Ni9Ti厚壁异种不锈钢的焊接，同时对所得接头的显微组织、力学性能及耐腐蚀性进行了测试与分析. 结果表明，组合焊接头的1Cr17母材热影响区晶粒未发生粗化，并且1Cr18Ni9Ti母材部分熔合区及其附近热影响区内未形成蠕虫状δ铁素体；组合焊接头的抗拉强度优于1Cr17母材，并且1Cr17母材热影响区的冲击吸收能量与1Cr17母材相当；组合焊接头的熔敷层、1Cr18Ni9Ti母材、1Cr17母材、UNGW焊缝区及完整接头的耐腐蚀性呈依次下降的趋势.     

镁合金MIG焊接工艺及焊接接头组织性能分析

采用脉冲 MIG 焊接工艺,进行 AZ31B 镁合金板材的焊接性分析,焊后利用光学显微镜、扫描电子显微镜、万能拉伸试验机和显微硬度仪等设备对焊接接头的组织与力学性能进行了检测分析.结果表明,通过优化工艺参数,采用脉冲 MIG 焊接工艺可以在不开坡口、不需背面强制成形的条件下,实现镁合金单面焊接双面成形,获得连续、没有表面缺陷的焊接接头.焊接接头的热影响区较窄,晶粒稍有长大.焊缝区组织均匀,晶粒细小,硬度值高于母材.焊接接头的抗拉强度可达到母材的 95% 以上.

Abstract：

The pulsed MIG welding was used to weld AZ31B Mg alloy, and the weldability of the alloy was studied. The microstructure, mechanical property and hardness of the welded joint were investigated via the metal phase microscopy, scanning electron microscope, tensile testing machine and hardness instrument. The results show that one-side welding with back can be obtained through this technique at optimized parameters when there was no groove and no shaped ban, which continuous butt joints have no surface defects.The heat-affected zone of the joints is narrow, and the grains of the zone are slightly larger than that of the base metal. The grains of fusion zone are tiny, the microstructure is homogeneous and the hardness of welded joint is higher than that of the base metal. The tensile strength is up to 95% of the base metal.