焊接热循环对U71Mn铁轨钢热影响区粗晶区组织性能的影响

U71Mn铁轨钢为高碳钢,其热影响区的粗晶区是焊接接头的薄弱部位。本文利用焊接热模拟技术、金相显微镜、维氏硬度计、冲击试验机、扫描电镜,研究分析了U71Mn铁轨钢在不同热循环下的热影响区的粗晶区显微组织、显微硬度、冲击韧性和断口形貌。研究结果表明,增加冷却时间t8／5能减少组织中马氏体含量,当t8/5〉100s时,马氏体消失;第2次热循环时,由于热循环峰值温度为1000℃,位于热影响区的细晶区,第2次热循环对第1次热循环产生的粗晶组织有细化作用,能增加硬度,提高韧性。     

热输入对X120管线钢焊接接头粗晶热影响区组织和冲击韧性的影响

采用Gleeble-3800型热模拟试验机对X120管线钢进行了焊接热模拟试验,研究了不同焊接热输入下X120管线钢焊接接头粗晶热影响区(CGHAZ)的显微组织和冲击韧性。结果表明:热输入为10kJ·cm~(-1)时,粗晶热影响区组织主要由贝氏体和少量低碳马氏体组成,晶粒间的晶界为小角度晶界;热输入为20kJ·cm~(-1)时,粗晶热影响区的组织由细小的板条贝氏体组成,板条束间为大角晶界;随着热输入的进一步增加,粗晶热影响区的组织主要为粗大的贝氏体,大角度晶界的占比降低;当热输入由10kJ·cm~(-1)增加到40kJ·cm~(-1)时,粗晶热影响区的冲击韧性先增后降,当热输入为20kJ·cm~(-1)时,冲击韧性最好,断裂方式为韧性断裂;热输入为30kJ·cm~(-1)时,断裂方式为脆性解理断裂和韧性断裂共存的混合断裂;热输入为10,40kJ·cm~(-1)时,断裂方式为脆性解理断裂。     

不同t_(8/5)条件下NM400耐磨钢焊接热影响区的组织及性能

利用Gleeble-3500型热模拟试验机,对NM400耐磨钢在不同热循环条件下进行焊接热模拟试验,研究了从800℃至500℃的冷却时间t8/5对焊接热影响区粗晶区和临界粗晶区组织及性能的影响。结果表明:单次热循环时,随着t8/5的增大,粗晶区硬度逐渐下降,而-20℃冲击吸收功先增加后下降;t8/5为10 s时,粗晶区冲击吸收功最高(64 J),这是因为形成了板条马氏体和下贝氏体的混合组织,且马氏体发生了自回火;二次热循环时,随着t8/5的增大,临界粗晶区硬度和冲击吸收功下降,且均低于单次热循环粗晶区的,这是由于不完全重结晶形成了粒状贝氏体和粗大上贝氏体组织;此钢焊接时,t8/5应控制在10 s左右。     

Q355/SKH9高速钢激光重频焊接接头冲击韧性分析

文章采用激光焊接技术制造Q355/SKH9高速钢焊接接头,并开展V型缺口冲击韧性实验。研究结果表明：当试验温度下降后,接头受到了更小冲击吸收能量作用,焊接接头形成了明显梯度冲击韧性;在BM中存在大量回火板条型马氏体组织,HAZ热处理时内部形成了不同焊接热循环过程;在BM和HAZ断口部位形成了许多撕裂棱,表现为准解理断裂;断HAZ具备优异韧性,达到了比BM更优的韧性;经过回火处理后,板条马氏体与粒状贝氏体获得了更强冲击韧性;BM保持相对稳定的显微硬度与剪切强度,HAZ形成了大梯度变化的显微硬度与剪切强度;经过焊接热循环处理与之后回火过程,HAZ基体与晶界部位形成了更多碳化物,增大HAZ强度与硬度。     

Q690ZM中锰钢的焊接冷裂纹敏感性

采用Ar-CO2气体保护焊通过最高硬度试验和斜Y型坡口焊接冷裂纹试验,研究了Q690ZM中锰钢的焊接冷裂纹敏感性.结果表明:当焊接热输入由10 kJ·cm-1增加至20 kJ·cm-1或预热温度由20℃升高至200℃时,中锰钢焊接热影响区的显微硬度均略微降低,最高硬度均高于430 HV,焊接冷裂倾向严重;当焊接热输入为15 kJ·cm-1,预热温度由100℃升高至200℃时,斜Y型坡口焊接裂纹试验中试验焊缝的表面裂纹和根部裂纹逐渐消失,断面裂纹率降低至9.09％.为防止冷裂纹的产生,中锰钢焊前必须进行150～200℃的预热,并进行相应的焊后热处理;粗晶热影响区中粗大的马氏体板条晶体学取向差小,大角度晶界密度低,抵抗解理裂纹扩展的能力弱,因此焊接冷裂纹萌生后沿紧邻熔合线的粗晶热影响区扩展.     

热输入对激光焊接800MPa级微合金化碳锰钢接头显微组织和力学性能的影响

在不同热输入(1.27,1.52,1.90kJ·cm-1)下对800MPa级微合金化碳锰钢板进行了激光对接焊,研究了热输入对焊接接头显微组织、室温拉伸性能和-40℃冲击性能的影响。结果表明:热输入对焊接接头显微组织的影响很小,3种热输入下焊缝区和热影响区粗晶区的显微组织均为板条马氏体,热影响区细晶区的为细晶铁素体及其晶界处的马氏体-奥氏体(M-A)组元,混晶区的为尺寸不等的铁素体和M-A组元;随着热输入的增加,热影响区粗晶区的晶粒尺寸增大,细晶区的变化较小;热输入对焊接接头拉伸性能的影响很小,拉伸断裂位置均位于母材中;随着热输入的增加,焊缝区冲击功先增大后降低,当热输入为1.52kJ·cm-1时达到最大,冲击断口都为韧性断口。     

不同冷速下Q1100高强钢焊接热影响区粗晶区的组织转变特征

利用Gleeble-3500型热模拟试验机对Q1100高强钢的焊接过程进行模拟,采用热膨胀法结合显微组织与硬度测试,绘制了该钢的模拟热影响区连续冷却转变曲线(SHCCT曲线),研究了不同冷却速率下焊接热影响区粗晶区的组织转变特征和硬度变化规律。结果表明:在模拟焊接条件下,该钢的奥氏体化温度明显高于平衡状态下的奥氏体化温度;当冷却速率低于2℃·s~(-1)时,热影响区粗晶区为全贝氏体组织;当冷却速率为2~12℃·s~(-1)时,热影响区粗晶区为贝氏体和马氏体的混合组织;当冷却速率超过12℃·s~(-1)时,热影响区粗晶区得到全马氏体组织;随着冷却速率增加,焊接热影响区粗晶区的硬度逐渐增大。     

EH36船板钢埋弧焊接头的组织和力学性能

采用埋弧焊工艺对EH36船板钢进行多道次、大热输入条件下的焊接试验,研究了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:在大热输入条件下,焊缝组织由晶界铁素体、块状铁素体和少量针状铁素体组成,不存在侧板条铁素体,这对焊缝的力学性能有利;粗晶热影响区是受焊接热输入影响最严重的区域,冲击韧性最差的区域为焊缝;焊接接头的最高硬度出现在粗晶区靠近熔合线处,为222HV,最低硬度出现在细晶区,为181HV,未出现焊接软化区。     

热输入对1 000 MPa级工程机械用钢接头组织性能的影响

采用三种热输入进行1 000 MPa级控轧控冷(Thermo mechanical control process, TMCP)高强钢的熔化极气体保护焊,利用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究热输入对焊接接头组织和力学性能的影响。研究结果表明,三种热输入焊缝金属组织主要由板条马氏体和板条贝氏体为主、并含有少量残余奥氏体和粒状贝氏体;焊接热影响区粗晶区组织以板条马氏体和贝氏体为主,并含有少量粒状贝氏体。随着热输入的增加,焊缝组织中贝氏体板条粗化,马氏体板条减少,而粒状贝氏体逐渐增多,部分膜状残余奥氏体向块状转变;焊缝金属冲击韧度和硬度、接头强度逐渐降低,而接头热影响区冲击韧度先增后降;当热输入为15 kJ/cm时焊接接头强韧性匹配最佳。     

不等厚DP780/HC660双相钢异质激光焊接接头的显微组织和力学性能

对1.2mm厚DP780双相钢和1.0mm厚HC660双相钢进行了CO2激光对接焊,研究了该异质焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:焊接接头焊缝区组织由粗大板条马氏体和少量铁素体组成,热影响区组织不均匀,分为粗晶区、细晶区和临界区;显微硬度以焊缝为中心呈不对称分布,焊缝区、热影响区和母材的平均显微硬度依次降低,热影响区出现软化现象;焊接接头的抗拉强度和HC660双相钢的相近,伸长率则降低至7.8%,断裂发生在热影响区附近的HC660双相钢处,断裂方式为韧性断裂。     

含硼316不锈钢的热处理研究

为了进一步改善含硼316不锈钢的力学性能和扩大应用范围,本文借助于OM、SEM、XRD、硬度计和力学性能试验机等手段对热处理后的含硼316不锈钢的显微组织、硬度、冲击韧性和抗压强度进行了分析和研究。试验结果表明,对于含硼316不锈钢,较适合的热处理制度为：980℃固溶4 h,水冷和400℃回火6 h,空冷。经处理后,硬度提高了15%,冲击韧性提高了110%,抗压强度提高了19%。其原因是晶界上的非平衡偏聚的网状硼化物出现断网,同时基体上析出了大量的二次硼化物。     

Development and characterization of a wear resistant bainite/martensite ductile iron by combination of alloying and a controlled cooling heat-treatment

In this paper, a bainite/martensite (B/M) dual-phase ductile iron was fabricated by combining alloying and a controlled cooling heat-treatment. The microstructure, the mechanical properties and the wear performance were investigated and discussed. The ductile iron containing 3.2–3.8 wt.% carbon was alloyed with 2.5–3.0 wt.% manganese and 2.5–3.0 wt.% silicon. In general, manganese is no more than 0.7 wt.% and silicon <2.5 wt.% in commercial grade lower-bainite ductile irons. So, manganese contained in the ductile iron in this work is several times higher, and silicon slightly higher. In order to control the phase transition in the ductile iron during the heat-treatment, its continuous cooling transformation (CCT) curve was determined. The controlled cooling heat-treatment process was determined according to the CCT curve, which included three stages. The first stage was water quenching of the sample rapidly from the austenization temperature to a temperature below 350°C in a few minutes. The second stage was heat preservation of the sample from the spraying end temperature to 200°C in 2 h. The last stage was air cooling of the sample from 200°C to RT. According to the analysis using the scanning electron microscope (SEM) and the X-ray diffraction (XRD), the matrix of the ductile iron had a microstructure of bainite, martensite and a little retained austenite. The hardness and impact toughness of the heat-treated ductile iron were HRC 51.5 and 21.7 J/cm², respectively. The high values of the hardness and toughness were attributed to (1) the refined structure, (2) the presence of B/M dual-phase and (3) the presence of retained austenite. The impact abrasive wear resistance of the B/M ductile iron was observed to be comparable with that of a high chrome cast iron, and twice that of Mn13 steel.     

06CuNiCrMoNb钢模拟焊接热影响区的组织和性能

采用热模拟试验机、拉伸及冲击试验机和显微镜研究了热输入对06CuNiCrMoNb钢模拟焊接热影响区不同部位组织和性能的影响,重点分析了粗晶区的韧性与组织的关系.结果表明:模拟焊接热影响区没有出现"软化"现象,但当线能量＞30 kJ/cm时,粗晶区低温韧性迅速下降.     

焊后冷却时间对X80级抗大变形管线钢焊接粗晶热影响区组织的影响

利用Gleeble-3500型热力模拟试验机研究了焊后冷却时间(t8/5)对X80级抗大变形管线钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)组织的影响。结果表明:当t8/5大于1 000s时,CGHAZ组织主要由铁素体和少量珠光体组成;当t8/5在300～60s时,CGHAZ组织以粒状贝氏体为主;当t8/5为15s时,CGHAZ组织主要是板条贝氏体;当t8/5≤3s时,CGHAZ组织则以马氏体为主。     

压力管道在役焊接粗晶区组织与硬度研究

采用自行研制的平板腔式带压焊接模拟试验装置,以水为介质,对X70管线钢在不同内部介质压力、不同壁厚和不同焊接线能量下粗晶区的组织与硬度进行了模拟研究。结果表明:内部介质的压力对粗晶区的组织和硬度影响不大,随着线能量或板厚的减小,焊缝平均硬度和焊接热影响区最大硬度值增大。水介质从焊件带走了大量的热量,加速了焊接接头的冷却速度,热影响区形成了贝氏体铁素体和粒状贝氏体组织,虽然改变板厚和线能量,但热影响区组织组成相基本不发生变化,只是组织形态和数量发生变化。适当增大焊接线能量,能减少高硬度不平衡相的形成,从而降低焊接热影响区氢致开裂敏感性。     

JG590钢模拟热影响区粗晶区的组织和性能

以焊接热循环的计算结果为基础,采用Gleeble-1500型热模拟试验机研究了JG590钢焊接热循环对焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)组织、冲击韧度和硬度的影响规律,获得了模拟焊接热影响区连续冷却组织转变图(SH-CCT图);通过传热计算数据和焊接热模拟测试结果,实现了对JG590钢CGHAZ区组织性能的预测和控制.     

Q690C粒状贝氏体钢MAG焊接头中M-A组元的演变及其对热影响区冲击韧度的影响

为了研究Q690C低碳粒状贝氏体钢热影响区M-A组元演变及其对各亚区韧性的影响,采用全自动熔化极活性气体保护焊(Metal active-gas welding, MAG)施焊并在接头各个区域开V型缺口进行冲击试验,分析各亚区韧性与各亚区组织、断口、M-A组元统计结果之间的对应关系。结果表明,焊缝为针状铁素体,断口上韧窝细小密集,呈韧性断裂,虽然M-A组元数量很多,且存在于晶界,但是由于尺寸小,大都为块状,所以对冲击韧度影响不大;熔合区与粗晶区均为上贝氏体,且M-A组元大多以长条状分布于上贝氏体板条束间;其中熔合区的冲击韧度最差,系粗大基体引发的解理断裂;其余各亚区韧性接近母材,无明显恶化,M-A组元多呈较小块状,存在于晶界。由上述结果可知,M-A的分布、尺寸与形态的演变受控于为领先相的基体组织;细小的贝氏体基体及针状铁素体基体可弥补M-A组元对韧性的危害;组织控制仍应以基体组织控制为重点。     

ASTM 4130钢的局部脆化研究

利用焊接热模拟试验以及金相和透射电镜技术研究了中碳调质钢ASTM 4130钢的组织转变与冲击性能的关系。结果表明,一次热循环的粗晶区和二次热循环的临界粗晶区是调质态ASTM 4130钢焊接热影响区的2个局部脆化区,相对母材韧性损失分别达94.5%和96.6%。粗晶区脆化的主要原因是大量上贝氏体和未回火马氏体的生成以及晶粒粗大;沿晶分布的"项链"状M-A组元和块状铁素体的存在是临界粗晶区脆化的主要组织因素。