公路桥梁钢的焊接行为与性能研究

在相同电子束焊接工艺下,对比分析了不含Nb和含Nb桥梁钢的母材和焊接接头显微组织以及力学性能,并对含Nb钢焊接头和母材的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,在相同的电子束焊接工艺下,不含Nb的钢的热影响区和焊缝区的晶粒尺寸较为粗大,而在钢中添加Nb元素后,热影响区等轴晶和焊缝区柱状晶尺寸都变小。含Nb焊接接头的抗拉强度和断后伸长率都要高于相同焊接工艺下的不含Nb钢焊接头。     

Ti对铁素体不锈钢焊接区性能的影响

制作汽车用排气管的高强度材料通常采用添加较多量Nb以实现固溶强化和FeaNb析出强化的铁素体不锈钢。这类铁素体不锈钢为了提高焊接区耐蚀性和韧性需减少C、N元素和添加Nb等元素。在提高焊接区韧性方面,与Ti相比添加Nb的效果更大。以前钢中添加的Nb含量通常在0．3％以下,     

土建钢结构用铁素体不锈钢的TIG焊接与腐蚀性能研究

对土建钢结构用铁素体不锈钢进行了TIG焊接处理,研究了焊接电流对焊接接头显微组织和力学性能的影响,并考察了不同腐蚀介质中TIG焊接头的耐腐蚀性能。结果表明,随着焊接电流的升高,焊接接头的抗拉强度和断后伸长率都表现出逐渐降低的趋势,在焊接电流为45A时取得最大值;不同焊接电流下焊接接头都由焊接热影响区、熔合区和焊缝区组成,随着焊接电流的增大,焊接接头宽度、热影响区粗晶区尺寸和焊缝区柱状晶尺寸有所增加;当腐蚀介质为3.5%NaCl时,焊接头的耐蚀性能与母材相当或者略低;当腐蚀介质为3.5%NaOH溶液时,焊接头的耐腐蚀性能明显低于母材;铁素体不锈钢TIG焊接接头不适于在碱性条件下使用。     

高强C-Mn钢板复合焊接工艺与性能研究

采用激光-电弧复合焊接工艺对C-Mn钢板进行焊接处理,研究激光功率对焊缝显微形貌和显微硬度的影响,并对焊缝区第二相形貌和成分进行分析。结果表明,随着激光功率的增加,激光区焊缝组织从细密针状铁素体转变为"针状铁素体+粒状贝氏体"复合组织,且粒状贝氏体含量随激光功率的增加而逐渐增多,同时针状铁素体有所粗化。随着激光功率的增加,复合焊接接头中焊缝的平均显微硬度呈现逐渐降低的趋势。激光-电弧复合焊接接头焊缝区和热影响区中可见纳米级(Nb,Ti)C或者(Nb,Ti)CN颗粒的存在。     

铁素体不锈钢焊接接头耐蚀性能及组织分析

利用焊丝焊接了4种不同的铁素体不锈钢,通过金相观察对4种母材、焊接接头的微观组织结构进行分析,根据测量电化学极化曲线,对母材及焊接接头的耐蚀性进行了评价。结果表明,铁素体不锈钢焊接接头有很大的热影响区存在,其热影响区内的晶粒与母材相比较粗大。在11 mol/L的Na Cl溶液中,母材与焊缝耐腐蚀性能比较均匀;在11 mol/L的Na2SO4溶液中,TCS345及JFE410RW不锈钢母材的耐腐蚀性能比T4003及Nirosta4003强。     

含Ti铸造双相不锈钢组织与耐腐蚀性能研究

运用电化学实验测试含Ti铸造双相不锈钢的耐腐蚀性能,并与不含Ti铸造双相不锈钢进行对比;为了探究Ti的作用,对含Ti铸造双相不锈钢进行金相组织观察以及碳化物定量定性分析,并利用布氏硬度计测定硬度;采用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)对含Ti铸造双相不锈钢未腐蚀和腐蚀试样表面形貌观察。试验结果表明,含Ti铸造双相不锈钢中碳化物类型主要是Cr_(23)C_6和(Ti,Nb)C,Ti能减少铸造双相不锈钢中Cr_(23)C_6以及富Cr区形成,提高其耐腐蚀性能;含Ti铸造双相不锈钢中奥氏体为弱相,奥氏体中富Cr区附近以及铁素体和奥氏体相界处是含Ti铸造双相不锈钢腐蚀发生的主要区域。     

1Cr18Ni9Ti不锈钢超窄间隙焊接接头组织与性能分析

采用超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接方法进行了1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的超窄间隙焊接试验,并对所得超窄间隙焊接接头的组织及性能进行了测试和分析。结果表明,1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢超窄间隙焊接接头的根焊焊缝区晶粒为等轴晶,而填充焊和盖面焊的焊缝区晶粒则为粗大的柱状晶。等轴晶和柱状晶的基体均为奥氏体,晶粒内部均分布有少量板条状铁素体。超窄间隙焊接接头的填充焊缝和根焊焊缝具有与母材相当的硬度,而盖面焊缝的硬度则略低于母材。超窄间隙焊接接头除了收缩率和冲击功比母材的略低外,抗拉强度、屈服强度及伸长率明显高于母材所对应性能的最低值。此外,试验还测得超窄间隙焊接接头的腐蚀速率为0.417 g/(m2·h),该值明显低于母材的腐蚀速率。     

氧化物粒子和Nb元素对大热输入焊缝金属显微组织及冲击性能的影响北大核心

母材焊接时通过交互结晶及成分稀释对焊缝金属的组织和性能产生影响。研究了母材中氧化物粒子及Nb元素对大热输入焊接的焊缝金属显微组织及冲击性能的影响。结果表明,氧化物粒子通过熔合线过渡到焊缝金属中,促进了焊缝金属中针状铁素体的形成。Nb元素细化了熔合线区域的晶粒,使以其为基底结晶的焊缝金属的柱状晶宽度减小。以上两个因素使得含氧化粒子和Nb元素的母材相比较于无氧化物粒子和不含Nb元素的母材,形成的焊缝金属韧性较高。因此,在选用焊接材料时一定要考虑母材的影响。     

氧化物粒子和Nb元素对大热输入焊缝金属显微组织及冲击性能的影响

母材焊接时通过交互结晶及成分稀释对焊缝金属的组织和性能产生影响。研究了母材中氧化物粒子及Nb元素对大热输入焊接的焊缝金属显微组织及冲击性能的影响。结果表明,氧化物粒子通过熔合线过渡到焊缝金属中,促进了焊缝金属中针状铁素体的形成。Nb元素细化了熔合线区域的晶粒,使以其为基底结晶的焊缝金属的柱状晶宽度减小。以上两个因素使得含氧化粒子和Nb元素的母材相比较于无氧化物粒子和不含Nb元素的母材,形成的焊缝金属韧性较高。因此,在选用焊接材料时一定要考虑母材的影响。     

经济型铁素体不锈钢与耐候钢异种金属接头的耐蚀性能

采用ER-309焊丝焊接了T4003与Q450NQR1耐候钢、Nirosta4003与Q450NQR1耐候钢两种异质接头,用金相方法分析了母材和接头的显微组织,通过盐雾腐蚀试验及电化学极化曲线测量对异种金属焊接接头的耐蚀性能进行了评价。结果表明,对T4003和Nirosta4003铁素体不锈钢同种金属所形成的焊接接头而言,焊缝的耐蚀性能均优于对应的母材,但热影响区的耐蚀性能变差。对T4003和Nirosta4003铁素体不锈钢与Q450NQR1耐候钢焊接形成的异质接头而言,焊缝的耐蚀性能下降。在盐雾状态下,同种金属焊接所形成的焊缝与母材的耐盐雾腐蚀性能水平相当,耐蚀性能较好;T4003和Nirosta4003不锈钢与Q450NQR1耐候钢焊接而成的异质接头腐蚀较为明显,尤其是耐候钢一侧的腐蚀较为严重,出现了大量的腐蚀坑。在异种金属所形成的焊接接头中,不锈钢母材、热影响区、焊缝以及耐候钢母材由于腐蚀电位差的不同形成原电池,致使耐候钢母材的腐蚀加剧。     

化学成分及金相组织对纯钛自腐蚀电位的影响

分析了采用自动焊及手工焊两种方式焊接的TA2纯钛板焊缝及母材的化学成分、金相组织及其在海水介质中的自腐蚀电位。结果表明:自动焊焊缝试样、手工焊焊缝试样和母材试样的自腐蚀电位相差不大。母材试样与焊缝试样的气体元素(C,N)含量有较大差异;母材试样的金相组织为单相等轴α组织,而焊缝试样的金相组织为粗大锯齿状α相+少量针状马氏体组织;化学成分和金相组织对3种试样在海水中自腐蚀电位的影响不大。     

低碳微合金Ti-Nb可焊钢中的N及其第二相粒子

研究了系列低碳微合金Ti-Nb可焊钢中的N含量对模拟焊接热影响区(HAZ)高温奥氏体晶粒尺寸和冲击韧度的影响及其第二相粒子的作用.对试样进行了大热输入焊接热模拟,测定了高温奥氏体晶粒尺寸和焊后试样中的冲击韧度值,并用透射电子显微镜萃取复型法观察了典型试样中第二相粒子(Ti,Nb)N的形态及分布特征.结果表明,钢中Ti、N含量及第二相粒子的尺寸和数目与高温奥氏体晶粒尺寸及冲击韧度值具有很好的对应关系;钢中的N由于生成了细小弥散分布的第二相粒子(Ti,Nb)N而细化了高温奥氏体晶粒,改善了焊后韧性.低碳微合金Ti-Nb钢中适宜的含氮量有一个范围.     

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.     

Development of 25%Cr SMAW welding materials – development of high Cr ferritic overlay welding materials for recovery boiler

In place of the 18%Cr overlay welding material, which has been used for furnace water wall tubes of recovery boilers, a 25%Cr overlay welding material with good corrosion resistance has been newly developed. In consideration of dilution with a carbon steel tube, the Cr content of the new welding materials are designed to be more than 20%Cr. And in order to fine the grains of the weld metal, some elements, such as Nb, Al and Ti, are added to these welding materials. Mainly two types of welding materials, which have Austenite + Martensite + Ferrite of materials for the three-phase and fully ferritic materials, are examined. As results of weldability tests and bending properties, the fully ferritic welding materials are superior to the three-phase materials, respectively. On the point of the corrosion test, which are exposed into some smelt ashes obtained from the recovery boilers, the corrosion rate of the full ferritic material was confirmed to be the about half of that of 18%Cr overlay welding material. The 25%Cr overlay welding material was found to exhibit excellent corrosion resistance. This study introduces the development of 25%Cr ferritic welding material and methods for reliable overlay welding and examines the weldability, the bend property and the corrosion resistance of the 25%Cr overlay welded metal on tube.     

K418与42CrMo异种金属激光焊接接头组织与力学性能

试验研究了额定功率为3 kW的连续波Nd:YAG激光焊接热输入对激光焊接K418与42CrMo异种金属焊缝形貌的影响.通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、硬度仪、万能试验机及X衍射对激光焊接K418与42CrMo异种金属焊缝接头组织、元素分布、相组成及接头的力学性能进行分析.结果表明,在焊接热输入恒定的条件下,高功率、高焊速的匙孔焊接比低功率、低焊速的热传导焊接更能增加焊缝熔深.通过扫描电镜在焊缝区域观察到了颗粒状物和针状物,能谱分析表明,颗粒状物Nb,Ti,Mo元素聚集,Fe,Ni元素减少;针状物Ti,Nb元素聚集.K418与42CrMo异种金属激光焊接工艺参数优化后的焊缝抗拉强度高于42CrMo母材.     

AZ91D镁合金电火花堆焊组织及腐蚀性能

采用与母材同质的电极材料,在AZ91D镁合金母材上进行电火花堆焊,研究了焊缝的组织、界面特征及腐蚀性能.结果表明,通过优化的工艺参数可以获得组织均匀、致密的电火花堆焊焊缝.焊缝组织晶粒尺寸在1~5μm之间,由过饱和的α-Mg相、Mg₁₇Al₁₂相以及亚稳态Al Mg相所组成;焊缝与母材之间为冶金结合,形成超薄层熔化互扩散结晶型结合界面,母材一侧没有形成明显热影响区,焊缝保持电极原有的成分;焊缝耐蚀性能优于母材,细化的晶粒组织提高腐蚀的均匀性,过饱和的α-Mg相和晶界上网状连续分布的β相降低腐蚀速率,是其耐蚀性能提高的主要因素.     

Mechanical and corrosion properties of 445J2 ultra pure ferritic stainless steel joint

The microstructure, mechanical and corrosion resistance properties of 445J2 ultra pure ferritic stainless steel thin plate joints conducted by the pulsed current gas tungsten arc welding (PCGTAW) were discussed in this paper. In order to avoid weld defects, the appropriate welding process was adjusted. The joints were subjected to optical microscopy, transverse static tensile, plastic deformation, intergranular corrosion and electrochemistry corrosion tests. The results indicated that the weld zone (WZ) is characterized with columnar grains and equiaxed grains and the heat-affected zone (HAZ) shows coarse ferrite grains due to the rapid solidification of thin plate welding. The PCGTAW joint exhibited acceptable mechanical properties and equivalent corrosion resistance properties as the base metal.     

Microstructure and high temperature properties of the dissimilar weld between ferritic stainless steel and carbon steel

Dissimilar joints between STS441, a ferritic stainless steel, and SS400, a carbon steel, were welded by GMAW (Gas Metal Arc Welding) using STS430LNb as a welding wire. The fracture behavior of the dissimilar weld was analyzed by a microstructural observation and thermo-mechanical tests. Martensite was formed at the region between SS400 and the weld metal because the Cr and Nb content in this region decreased due to the dilution of SS400 carbon steel during welding. According to results from a high temperature tensile test with a specimen aged at 900 °C, it was found that the tensile strength of the dissimilar weld at high temperature was equal to that of STS441 base metal and the formation of martensite had little influence on tensile strength of the dissimilar weld at high temperature. However, in the case of thermal fatigue resistance, the dissimilar weld had an inferior thermal fatigue life to STS441 because of the presence of martensite and the softened region around the interface between the dissimilar weld metal and SS400.     

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.     

Al3Zr/Al基原位复合材料等离子体焊接区的组织及表面腐蚀行为

摘要： 本文以5wt%Al3Zr/铝基复合材料为研究对象,以Ar气体为离子气体,Al-Ti-B为丝材进行等离子焊接。用电化学综合测试仪测定了焊接区在3.5%NaCl溶液中的腐蚀极化曲线。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）对复合材料及其焊缝的组织和相组成进行了分析和表征,研究了Al3Zr/Al基复合材料等离子焊接后在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为和腐蚀机理。SEM分析结果表明,等离子弧焊接可获得较好的焊缝组织,焊缝组织主要由Al3Ti相和Al基体组成,Al3Ti相呈条状和球形。电化学极化曲线表明,材料在熔核处的耐蚀性略低于母材,焊缝处浸泡腐蚀机理为Al3Ti相和基体相的电极电位不同形成原电池反应造成。