固溶处理对304/Q245R焊接接头组织及性能的影响

为研究固溶处理对304奥氏体不锈钢和Q245R碳钢异种金属焊接接头显微组织及性能的影响,采用E309-16奥氏体不锈钢焊丝对6 mm厚的304/Q245R板材进行手工电弧焊,焊后使用箱式电阻炉对焊接接头进行固溶处理,对焊接接头进行显微组织观察和力学性能测试.结果表明:相对于固溶处理前,固溶处理后的接头焊缝组织为灰色奥氏体和黑色铁素体,枝晶偏析程度明显降低,Cr、Ni等合金元素分布较为均匀;焊缝和碳钢侧热影响区硬度值均有所提高,最高硬度值为304.59 HV,出现在焊缝位置;接头抗拉强度较高,达570 MPa,拉伸断裂发生在母材Q245R碳钢部位.另外,对焊缝进行XRD测定,未检测到不利于接头性能的相,这表明固溶处理后的异种金属接头性能良好,能够满足工程中的实际需求.     

13MnNiMoNbR与00Cr19Ni10异种钢焊接接头的组织与性能

首先将H309L焊丝堆焊在13MnNiMoNbR钢板坡口上,再将堆焊后的13MnNiMoNbR钢板与00Cr19Ni10钢板用H308L焊丝填充焊接,得到了13MnNiMoNbR与00Cr19Ni10异种钢焊接接头,并对接头的显微组织及硬度进行了分析。结果表明：13MnNiMoNbR钢板侧熔合线附近出现了粗大的铁素体组织,形成脱碳层,而H309L焊缝侧的奥氏体堆焊层熔合线附近出现了黑色的非常细小的碳化物析出层;由于碳化物的析出或是固溶碳,使H309L焊缝侧增碳层处的硬度明显升高。     

316L/S32101异种金属焊接接头的显微组织与力学性能研究

目的 研究乏燃料水池用钢板316L与覆板S32101双相不锈钢的焊接性、接头不同区域显微组织特征及接头与母材之间的性能差异.方法 利用氩弧焊接技术对5 mm厚的316L底板与3 mm厚的S32101覆板以搭接的形式进行焊接,利用金相显微镜、扫描电镜、维氏显微硬度仪和电子万能材料试验机对焊接接头的宏观形貌、显微组织以及力学性能进行研究.结果 316L/S32101焊缝组织主要由铁素体基体、晶界树枝状奥氏体以及晶内细小片状奥氏体所组成;316L侧靠近焊缝处存在一个较窄的熔合区,其组织由奥氏体基体和少许细小分散的铁素体组成,而S32101侧靠近焊缝处组织则由粗大铁素体晶粒和沿晶粒边界分布的若干小块状奥氏体组成.从316L母材区到焊缝区,硬度显著增大,而从焊缝区到S32101母材区,硬度变化很小;焊接接头的抗拉强度高达510 MPa,为两侧316L和S32101母材强度的87.9％和88.6％.结论 在焊接电流为240 A和焊接速度为300 mm/min的条件下,可以通过氩弧焊获得成形良好的搭接接头,且接头的力学性能优异.     

316L-Q345R不锈钢复合板性能评价

从微观组织和显微硬度两方面对真空热轧316L-Q345R不锈钢复合板试样性能进行评价。采用电子显微和能谱分析技术,对试样进行微观组织特征观察和成分含量测定,研究相结构及成分变化规律。通过硬度测试仪对复合板界面附近硬度进行测量,研究微观组织与硬度关系。结果表明:热轧后复合板Q345R侧显微组织以铁素体和珠光体为主,316L侧显微组织为单一奥氏体,一部分晶粒呈孪晶状态,Q345R低合金钢和316L不锈钢经过热轧可良好复合,复合界面平直;界面两侧元素存在扩散现象,不锈钢中Cr,Ni元素向低合金钢侧扩散,在界面形成富Cr,Ni薄层,低合金钢中C向不锈钢侧产生少量迁移;在复合界面处的硬度值较大,低合金钢侧远离界面位置复合板硬度与Q345R本身硬度值接近,而从界面到不锈钢侧硬度呈现先下降后上升至稳定的趋势。     

焊丝成分对T91/316L异种钢焊接接头微观组织和力学性能的影响

T91马氏体钢与316L奥氏体钢异种钢的焊接主要应用于超超临界机组(USC)和核电领域中的加速器驱动次临界洁净核能系统(ADS)。本研究采用ER309L、ER316L和ERNiCr-3三种不同的焊丝,使用钨极氩弧(TIG)焊对T91马氏体不锈钢和316L奥氏体不锈钢进行了焊接,并对焊接接头进行了微观组织和力学性能分析,同时研究了焊后热处理对焊接接头的影响规律。研究结果表明,使用三种焊丝获得的焊缝的微观组织都是粗大的奥氏体枝晶,且其枝晶的晶粒垂直于熔合线往焊缝中心生长。焊态下焊接接头拉伸试样在T91侧的粗晶热影响区(CGHAZ)发生脆性断裂,经过焊后热处理(750 ℃/1 h)的焊接拉伸试样的韧性断裂均发生在316L母材处,且抗拉强度显著上升,这表明焊后热处理能够提高T91/316L异种钢焊接接头的拉伸性能。在未焊后热处理状态下,使用ERNiCr-3焊丝获得的焊接接头焊缝的冲击性能优于其他焊丝。焊态下焊接接头硬度在T91侧熔合线处显著升高,而焊后热处理后T91侧熔合线处的硬度凸起几乎消失。     

C276/304L爆炸焊接复合板界面熔化区微观组织及形成过程

目的探究C276/304L异种金属爆炸焊接过程中温度变化历程与界面微观组织形成的关系。方法利用爆炸焊接工艺获得结合良好的复合板,观察测量复合界面的微观组织和显微硬度分布。运用ANSYS/AUTODYN数值模拟对界面形成过程进行分析,探究界面温度场变化与熔化区组织形成的内在联系。结果对比模拟结果发现,界面在复合过程中存在高应变率及严重塑性变形而经历快速升温,界面升温速率可达2.35×10~9℃/s,这将导致局部区域材料发生熔化和混合,并在旋转作用下形成漩涡;而后经历快速冷却过程,冷却速率可达10~7~10~9℃/s,形成独特的熔化区组织。高温高压及高塑性变形导致熔化层产生的同时,对界面附近硬度也会产生影响。结论熔化区组织的形成与复合过程中的高升温速率及冷却速率有关,同时界面因剧烈变形产生应变硬化。     

脉冲电流处理对轧制316L不锈钢的快速强化

目的 探究不同参数的脉冲电流处理(EPT)对轧制316L不锈钢拉伸性能、显微硬度及微观组织的影响。方法 将轧制的316L不锈钢作为原始样,调节流过样品的脉冲电流密度,分别为130、170、190、260、310 A/mm²,分析脉冲电流密度与其拉伸性能和显微硬度的关系。结果 轧制316L不锈钢的抗拉强度和显微硬度随着脉冲电流密度的增大呈现先增大后减小的趋势,其中当脉冲电流密度为170 A/mm²时达到峰值,抗拉强度由1 485 MPa提升到1 625 MPa,同时显微硬度也由431HV增大到473HV。通过电子背散射衍射分析微观组织可知,与原始样相比,经过脉冲电流处理的样品晶粒尺寸明显减小,马氏体含量明显增多,脉冲电流处理可以促使微观组织快速均匀化。结论 脉冲电流处理可以在短时间内实现轧制316L不锈钢组织的均匀化调控,有效改善轧制316L不锈钢的微观组织,减少轧钢形变织构,促使参与的奥氏体转变为马氏体,使微观组织趋于稳定,同时还可以使轧制316L不锈钢晶粒快速细化,达到细晶强化的效果,有效提高整体抗拉强度和显微硬度。     

表面纳米化对316L不锈钢性能的影响

对316L不锈钢进行表面机械研磨处理(SMAT),研究表面组织变化对其硬度和在0.5 mol/LNaCl介质中腐蚀性能的影响.结果表明:通过SMAT可以在316L不锈钢表面制备出纳米结构层,随着处理时间的增加,表面纳米晶组织逐渐由单一的奥氏体相过渡到奥氏体与马氏体两相共存;表面纳米化和马氏体相变能够明显地提高316L不锈钢的表层硬度,使表面粗糙度略有下降;表面机械研磨处理降低了316L不锈钢在0.5mol/L NaCl腐蚀介质中的耐蚀性能.因为316L不锈钢表面纳米晶组织容易钝化,形成的钝化膜不稳定,提高了溶解速度.     

奥氏体不锈钢离子渗碳后的腐蚀行为

为了提高奥氏体不锈钢零件的使用寿命,利用低温离子渗碳技术对AISI 316L奥氏体不锈钢进行了表面渗碳处理.用X射线衍射仪和光学显微镜分析了渗碳层的微观组织结构,用显微硬度计测试了渗碳层的硬度分布,通过电化学极化曲线测试技术和化学腐蚀试验研究了离子渗碳AISI 316L不锈钢的腐蚀行为.渗碳层为单相碳过饱和奥氏体固溶体,由此明显提高了AISI 316L不锈钢的抗腐蚀性能,渗碳层硬度梯度平缓,表面显微硬度高达900 HV.结果表明,奥氏体不锈钢低温离子渗碳处理不仅提高了其表面硬度,而且提高了不锈钢表面的耐腐蚀性能,从而提高了其使用寿命.     

TC4钛合金/N4纯镍激光高熵化填粉焊接组织性能研究

目的 解决TC4/N4异种金属的焊接问题,拓展钛/镍异种金属复合结构的应用范围。方法 选用CuxCoCrMnAl0.8Si0.2高熵填充粉末,采用激光填充粉末焊接的方式实现TC4钛合金和N4纯镍异种金属的连接,对焊缝的表面形貌、显微组织、相成分等微观特征进行表征,测试焊接接头的显微硬度和拉伸性能。结果 激光高熵化填粉焊接接头成形良好,无明显缺陷。通过微观组织表征发现,近钛侧存在以β–Ti+Ti2Ni共晶相为主、宽度为50 μm的化合物区,焊缝内部由等轴枝晶、少量雪花状组织和富Cr的沉淀相组成。焊接接头强度远低于母材强度,焊缝硬度高于母材硬度,近钛侧焊缝区硬度高于近镍侧焊缝区硬度。结论 激光高熵化填粉焊接可实现钛/镍异种金属的连接,改善高熵填充粉末成分,调控焊缝金属的微观结构与接头性能。     

核电站安全端焊后熔合线开裂原因

某核电站安全端在异种钢焊接后,其18MnD5低合金母材和E309L不锈钢堆焊层沿熔合线发生开裂。通过宏观分析、化学成分分析、力学性能试验、金相检验及微观分析等方法对该安全端焊后熔合线的开裂原因进行了分析。结果表明:由于焊接热输入过小,熔池温度不够,冷却速度过快,从而产生了马氏体淬硬组织,使得熔合线处产生应力集中,造成安全端18MnD5低合金母材和E309L不锈钢堆焊层之间发生开裂。同时主裂纹引起了不锈钢焊缝沿晶二次开裂,冷却速度过快加快了二次裂纹的萌生和扩展,从而加速了安全端熔合线的开裂。     

铜/钢异种材料等离子弧焊接头显微组织分析

为实现铜/钢异种材料的优质连接,研究了铜/钢焊接接头的显微组织特点及其组成,试验采用LHM-200等离子弧焊系统对紫铜(T2)与不锈钢(304)异种材料进行焊接,然后通过光学金相显微镜及能谱分析仪,观察分析接头显微组织,研究其接头组织结构及组成.研究结果表明:铜/钢异种材料的等离子弧焊焊缝在铜一侧为平直的,而在钢一侧则为半χ型,在铜侧界面形成漩涡状;在焊接接头的形成过程中铜元素的迁移和扩散主要依靠钢液的流动所带动;焊接接头显微组织主要为奥氏体组织,弥散分布着块状和粒状的铜和钢的固溶体组织,和黑色鱼骨状的α相铁素体组织;焊缝区组织主要是以α、γ富铁相和ε富铜相固溶体组织的形式存在.通过实现发现最佳的焊接参数为:保护气流量与离子气流量分别为0.25 L/min和0.75 L/min,焊接电流为65 A,焊接速度为4 mm/s,焊接后的接头抗拉强度能达到174 MPa.     

Zr基大块金属玻璃与304L不锈钢脉冲激光焊接接头微观组织特性

采用脉冲激光的方法实现了Zr_(44)Ti_(11)Ni_(10)Cu_(10)Be_(25)(原子分数,%)大块金属玻璃与304L不锈钢板的焊接。用场发射扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪对焊接接头不同区域的显微结构和化学成分进行了表征。由于冷却速度不同,形成了三个不同的结晶区。接头由部分结晶区(热影响区、焊缝区和304L不锈钢/焊缝区界面)和非晶区(Zr基BMG母材)组成。热影响区出现花瓣状和小颗粒的结晶,X射线衍射图谱中衍射峰强度很小,焊缝区出现一些十字雪花状的结晶,衍射峰对应Zr_2Cu和Zr_2Fe相,而在304L不锈钢/焊缝区界面处XRD图谱中出现大量尖锐的晶体峰。通过计算得到热影响区、焊缝区和304L不锈钢/焊缝区界面三个不同的结晶区的结晶分数分别为1.4%、10.0%、27.4%。焊缝区形成的晶态组织维氏硬度最大。大块金属玻璃与焊缝区之间形成扩散层,表明焊接过程中Zr通过扩散层向焊缝区迁移。     

Zr-Cu-Ni非晶钎料真空钎焊TiAl合金/316L不锈钢接头的界面组织与剪切性能

采用自主设计制备的Zr-42.9Cu-21.4Ni非晶钎料对TiAl合金和316L不锈钢进行真空钎焊,研究钎焊温度和钎焊时间对TiAl合金/316L不锈钢异种金属接头微观组织和剪切性能的影响。结果表明：钎缝界面可以划分为6个不同的反应层。1040 ℃/10 min下制备的钎焊接头从TiAl合金到316L不锈钢侧界面组织依次为γ(TiAl)+AlCuTi/α₂(Ti₃Al)+AlCuTi/AlCu+ZrCuNi+FeZr/Cu₈Zr₃+ZrCuNi+TiFe+Fe₂Zr/FeZr+Fe₂Zr+TiFe₂+ZrCu/α-(Fe, Cr)。随着钎焊温度的升高,接头的抗剪强度先升高后降低。当钎焊温度为1040 ℃和钎焊时间25 min时,接头抗剪强度达到最大值162 MPa。断口分析表明,接头在FeZr+Fe₂Zr+TiFe₂+ZrCu界面处萌生,沿着Cu₈Zr₃+ZrCuNi+TiFe+Fe₂Zr和α-(Fe, Cr)扩展,呈解理断裂。     

激光熔覆MoSi2颗粒增强Co基涂层的耐磨性能研究

奥氏体不锈钢因低硬度和较差耐磨性限制了其应用,故改善不锈钢表面性能对于促进其应用有重要的工程意义。利用激光熔覆技术制备了不同质量分数(0,20%,40%)的MoSi₂增强Co基合金的复合涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针显微分析仪(EPMA)等方法研究了MoSi₂的添加量对复合涂层的显微组织、相组成、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明：MoSi₂的加入使复合涂层显微组织柱状晶向等轴晶和平面树枝晶转变,且具有细化组织的效果;随着MoSi₂含量的增加,Co基复合涂层的显微硬度和耐磨性能也随着提高。当MoSi₂的含量为40%时,MoSi₂/Co基复合涂层的显微硬度高达1 455HV_0.2,磨损率为6.9×10^-5 mm³/(N·m);在凝固过程中形成的硬质相(Cr₅Si₃、MoSi₂、Mo₅     

RF/DC溅射316L/SiO_2复合膜力学性能与显微结构的研究

利用射频 /直流磁控溅射法制备了 316 L不锈钢 / Si O2 复合薄膜 ,并对其组织、相结构和力学性能进行了测试分析。结果表明 :直流磁控溅射 316 L不锈钢薄膜呈柱状晶结构 ,主要由 Fe- Cr和 - Fe相构成 ,在 Fe-Cr(110 )晶面出现明显择优取向 ;由于 Si O2 的掺合 ,使 316 L不锈钢 / Si O2 复合薄膜柱状晶变细小 ,出现明显的二次柱状晶 ,Fe- Cr的 (110 )晶面择优取向消失 ,而 Fe- Cr的 (2 11)晶面衍射峰强度明显增强 ,316不锈钢膜硬度明显高于 316 L块体 ,掺入 Si O2 的金属 /陶瓷复合薄膜耐磨性有显著的提高     

AISI316奥氏体不锈钢低温渗碳层的组织及耐蚀性

为了提高奥氏体不锈钢的表面硬度并保持其良好的耐蚀性,采用自主开发的低温渗碳工艺对AISI316奥氏体不锈钢进行渗碳处理。运用金相显微镜和显微硬度计表征了渗碳强化层组织,通过电化学试验检测了渗碳强化层的耐蚀性。结果表明:渗碳温度越高,渗碳强化层表面硬度越高,耐蚀性越差;经过470℃低温渗碳处理的AISI316奥氏体不锈钢表面硬度从原来的300 HV0.25 N增加到800～1 000 HV0.25 N,有效硬化层达36.1μm,而其耐蚀性保持不变。     

钎缝间隙对316L不锈钢真空钎焊接头组织的影响

采用镍基钎料BNi2+40%BNi5对316L不锈钢进行真空钎焊。主要通过光学显微镜、电子探针显微分析仪、硬度计等研究了3种钎缝间隙下钎焊接头的显微组织、钎缝成分分布以及钎缝显微硬度。结果表明316L不锈钢的钎焊接头主要由固溶体、共晶组织及网状化合物组成,硼、硅是导致化合物相产生的主要合金元素;随着钎缝间隙的减小,钎焊接头中金属间化合物相的含量逐渐减小,当钎缝间隙为30μm时,接头组织基本为固溶体。     

模具钢表面激光沉积316L不锈钢的组织转变及差异性

为了揭示Cr系注塑模具钢表面采用异种材料沉积过程的组织演变机制,在两种模具钢表面沉积316L不锈钢,利用扫描电镜、电子探针、X射线衍射仪等表征微观组织及硬度特征,并结合熔凝动态过程及Schaeffler相图分析界面及沉积层区组织转变机理。结果表明:由于基体元素组成及组成相分布的差异,导致在沉积层界面的组织转变呈现明显差异性。高Cr莱氏体钢组织过渡区厚度为200μm,过渡区组织形态和组成相明显区别于沉积层其他区域,碳化物在过渡区经历了先局部聚集性长大、之后枝晶间均匀分布等复杂变化;而P20钢沉积层的组织过渡区厚度小于20μm,组织以枝晶方式生长且与沉积层非过渡区连通,同时枝晶内发现了弥散分布的颗粒状碳化物。在熔池中C,Cr,Ni等元素的动态变化作用下,两种钢沉积层的非过渡区组成相也呈现明显差异,高Cr莱氏体钢和P20钢沉积层的基体相分别为奥氏体相与马氏体相,由此导致其硬度值变化范围分别为295~325HV_0.2和500~575HV_0.2。     

爆炸焊接铝/不锈钢薄壁复合管界面的微观分析

采用扫描电镜、能谱仪和显微硬度计对爆炸焊接铝/不锈钢薄壁双金属复合管界面的显微组织、成分和硬度梯度进行了分析研究.结果表明,结合良好的薄壁铝/不锈钢复合管的结合区界面,是平直界面和平直至波形过渡的非稳态波形界面二者混合出现;元素在界面扩散主要是Fe,Cr,Ni元素向Al层内进行扩散,Al元素向不锈钢层内扩散量极少,界面附近不锈钢侧有明显硬化现象;由于热影响消除了铝层硬化现象,在Al侧出现的由超塑流变造成的组织变化,并没有从硬度分布表现出来;需要严格控制爆炸焊接静态参数,尽量减少Al-Fe化合物脆性相生成量.