9Ni钢自保护药芯焊丝的研制及分析

研制了以Fe-Ni-Mn-Si系为合金系的9Ni钢自保护药芯焊丝. 采用FCAW法在不加保护气体的条件下施焊,并对焊件进行了QLT(淬火+亚温淬火+回火)处理. 通过拉伸试验、低温冲击试验、金相分析、断口扫描等方法研究了焊接接头的力学性能、显微组织和断口形貌. 结果表明,所研制的药芯焊丝焊接接头抗拉强度为709 MPa,屈服强度为580 MPa,断后伸长率为26%,断面收缩率为47%. 力学性能满足9Ni钢的使用要求. 焊缝的组织为细晶铁素体+针状铁素体. QLT处理使焊缝的低温冲击吸收功从48 J/cm2提升至100 J/cm2,能够明显提高焊缝的低温韧性.     

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.     

高强韧轨道交通用钢药芯焊丝的力学性能及组织分析

针对轨道交通装备用屈服强度为450 MPa级低合金高强钢研制了一种焊接工艺性能优良、具有高强韧性、良好抗疲劳性能的药芯焊丝,并对研制的药芯焊丝熔敷金属拉伸、低温冲击韧性和疲劳强度等力学性能及组织进行了分析.结果表明,研制的药芯焊丝成分设计合理,焊缝组织以针状铁素体和粒状贝氏体为主,晶粒细小,有效提高了焊缝的强韧性,使焊缝具有优良的低温韧性和疲劳性能.药芯焊丝熔敷金属的抗拉强度达到620 MPa,-40℃低温韧性夏比冲击吸收功为96 J,指定寿命为2×106次循环下的疲劳极限为354 MPa,分别是设计目标值的1.1倍、1.6倍和2.2倍,能够满足轨道交通装备用屈服强度为450 MPa级低合金高强钢的焊接需求.     

改进新型SA738 Gr.B钢的埋弧横焊工艺研究

针对强度下限为655 MPa的改进新型SA738 Gr.B钢,采用自主研制的PP-H10Mn2Ni2Mo焊丝、PP-SAFB1-01QR焊剂,利用埋弧焊进行横焊对接工艺试验,按照核电钢制安全壳规范要求,通过拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、观察接头宏观和微观组织,分析接头的组织和力学性能,结果表明：接头的室温抗拉强度均大于母材最低抗拉强度值,断裂模式为韧性断裂;在-29℃条件下焊缝区冲击吸收功平均值为108 J,热影响区冲击吸收功平均值为63 J;在低温条件下接头保持了良好的韧性。接头的各项指标满足核电技术要求,证明研发的焊接材料、焊接工艺适合改进新型SA738 Gr.B钢的焊接。     

氢对自保护药芯焊丝焊缝金属韧度的影响

通过刻槽锤断试验、低温冲击韧度试验和扫描电镜分析等试验手段,研究了焊后室温条件下,放置不同时间的自保护药芯焊丝焊缝金属中氢含量对低温韧度的影响.结果表明,由于自保护药芯焊丝中氢含量较多而脱氢能力不足,并且熔池的存在时间相对较短,焊缝金属中的氢不能充分逸出,使得焊缝金属中含氢量较高(焊后立即进行试验);在氢和非金属夹杂物的共同影响下,低温冲击吸收功的平均数值较低,而且数据的离散度大;室温放置40 d以后,焊缝金属中的氢含量减少,刻槽锤断试样表面的氢白点减少或消失,低温冲击吸收功的平均值提高,数据的离散度降低.     

微合金元素镍和铌对金属粉芯焊丝焊接接头性能的影响

在自行研制的高强钢金属粉芯焊丝的基础上,通过拉伸试验、冲击试验等方法分别研究了微合金元素镍和铌对高强钢焊接接头力学性能的影响,并结合金相分析、扫描电镜分析、化学成分分析等方法从组织和成分的角度对两种微量合金元素的影响机理进行了合理的解释。结果表明,微合金元素镍具有增加焊缝组织中贝氏体和马氏体组织含量从而提高焊接接头强度的作用,并能促进针状铁素体形成而改善接头低温冲击韧性;微合金元素铌同样具有促进焊缝组织形成针状铁素体作用,同时通过细化晶粒和沉淀强化提高接头的抗拉强度。     

合金元素Ni和Mo对高强钢金属粉芯型药芯焊丝焊接接头力学性能的影响

采用自行研制的金属粉芯型药芯焊丝对WQ960高强钢进行了焊接试验。通过拉伸试验、冲击试验等方法研究了药芯成分中分别加入合金元素Ni和Mo对焊接接头力学性能的影响,并结合金相组织观察对其影响机理进行了合理的解释。结果表明:随着焊缝中Ni含量的增加,焊接接头的抗拉强度、常温和-20℃冲击功均先增大后减小,伸长率减小。这是由于Ni的加入使焊缝组织出现马氏体,贝氏体和针状铁素体含量增多导致的。随着焊缝中Mo含量的增加,焊接接头的抗拉强度增加,但伸长率、常温和-20℃冲击功均减小。这是由于Mo促进贝氏体转变,焊缝中贝氏体含量增多的缘故。焊缝金属中Ni含量的最佳范围为0.81%~1.22%,Mo的最佳加入量为1.52%。     

Incoloy 825镍基高温合金电子束焊工艺及接头组织与力学性能分析

采用电子束焊,对空冷器管箱Incoloy 825镍基高温合金进行对接焊试验. 通过对焊接接头的组织观察,并结合拉伸力学性能以及接头的冲击韧性等试验,分析镍基高温合金电子束焊接头的组织和力学性能. 结果表明, 采用电子束焊焊接镍基高温合金可以得到良好的焊接接头,焊缝区组织由大片等轴晶和少量柱状晶组成;焊缝区没有出现明显的元素烧损现象;焊缝、热影响区硬度达到母材硬度值;焊缝接头抗拉强度达到600 MPa,接近母材抗拉强度,接头断裂形式为韧性断裂;焊缝和热影响区的冲击吸收能量高于母材区,其中焊缝区的冲击吸收能量达到了262 J,冲击断口形貌为韧窝状.     

E551T1-K2低温高韧性全位置药芯焊丝的研制

为了满足焊接接头低温高韧性的要求,研制了一种E551T1-K2型低温高韧性全位置药芯焊丝,并对其焊接工艺性能、焊缝金属显微组织和力学性能进行了研究。结果表明:该药芯焊丝具有优良的全位置焊接工艺性能,焊缝成形美观、易脱渣、飞溅小、电弧稳定等;焊缝金属中心区域显微组织重熔细化,均匀分布着大量针状铁素体,有效提高了焊缝金属的力学性能。焊缝金属的抗拉强度达到620 MPa、屈服强度560 MPa,断后延伸率28%,-60℃低温冲击吸收功83 J,该药芯焊丝满足AWS A5.29 E81T1-K2C标准的要求,能够应用于重要的低温结构焊接。     

药芯焊丝焊接铝合金/不锈钢接头组织及性能分析

采用ZnAl15和AlSi12药芯焊丝成功实现了铝合金/不锈钢异种金属间的熔钎焊.结果表明,焊态下采用ZnAl15药芯焊丝所得接头抗拉强度达121 MPa;而AlSi12药芯焊丝所得接头抗拉强度最高可达162 MPa.接头经280℃保温30 min焊后热处理后,采用ZnAl15药芯焊丝所得接头抗拉强度为180 MPa,比焊态下接头抗拉强度高出将近一倍;采用AlSi12药芯焊丝所得接头强度可提高至166 MPa.对焊缝与钢之间的界面层进行成分分析发现,ZnAl15药芯焊丝所得接头界面层主要由Fe2Al5和FeAl3等脆性化合物及锌固溶体组成,而AlSi12药芯焊丝所得接头界面层由τ5-Al7.4Fe2Si三元相组成,两种焊丝所得接头界面层厚度均不超过10μm.     

X80管线钢气体保护焊用焊丝的研制

对所研制的焊丝进行了气体保护焊试验,测试了焊缝金属的化学成分、金相组织、冲击韧度、强度、硬度和接头的抗拉强度.金相组织主要为针状铁素体、少量的先共析铁素体和粒状贝氏体,用扫描电镜分析了冲击断口的形貌和夹杂物的组成,用透射电镜分析了焊缝金属的微观结构.结果表明,在焊丝中加入微量的Ti-B,可以有效地抑制先共析铁素体的形成,使焊缝获得细小、均匀的针状铁素体组织.焊缝中合金元素形成了弥散分布的细小夹杂物,成为了针状铁素体(AF)的形核质点.针状铁素体内有许多位错团,可以有效地阻止裂纹的扩展,提高冲击韧度.     

焊后热处理对6063铝合金激光填丝焊接头组织与性能的影响

采用激光填丝焊对6063铝合金进行焊接,并对焊接接头进行人工时效和固溶+人工时效的热处理。通过光学显微镜、扫描电镜观察及拉伸试验,对焊后经不同热处理的焊接接头组织和性能进行研究。结果表明:未热处理的焊接接头抗拉强度为196 MPa,焊缝内部为铸态组织,弥散分布着Mg₂Si强化相,熔合线附近存在向焊缝内部生长的粗大柱状晶,焊缝内部为细小的树枝晶,焊缝中心为等轴晶;经时效处理后,焊接接头组织不均匀性和强化相的分布得到改善,焊接接头抗拉强度提高27 MPa;经固溶+时效处理的焊接接头抗拉强度提高64 MPa,焊缝组织、熔合区及热影响区组织得到显著细化。焊接接头均为韧脆混合断裂;时效处理的断口韧窝大小差异较大,韧窝较深;固溶+时效处理后的断口韧窝大小均匀,韧窝尺寸较大较深,韧窝数量更多。     

高强铝合金脉冲变极性等离子弧焊接头组织与性能

采用脉冲变极性等离子弧焊对厚度10 mm的7075铝合金进行焊接,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机和显微硬度仪对焊缝的显微组织和焊接接头的力学性能进行了分析和测试,研究植入脉冲对焊接接头组织及力学性能的影响.结果表明,植入脉冲后焊接接头成形良好,由于高低频脉冲的周期性变化引起熔池液体强烈的搅拌作用,细化了焊缝的显微组织,强化相T相得到细化,提高了焊缝的抗拉强度和显微硬度,焊缝处的抗拉强度为397.9 MPa,约为母材强度的67.5%,比未植入脉冲时提高了5.13%,焊缝质量有所提高.     

TiNi形状记忆合金与不锈钢激光焊接头裂纹分析及防止措施

采用激光焊对TiNi形状记忆合金与不锈钢异种材料进行焊接,用扫描电镜和激光共聚焦显微镜研究了TiNi合金/不锈钢接头裂纹及断口特征,分析了焊缝裂纹的形成机理,并提出了防止裂纹的措施.结果表明,裂纹多以微裂纹的形式出现于焊缝中心和TiNi合金侧熔合区.焊缝中存在大量的脆性化合物是产生裂纹的内在原因,接头受到拉伸应力是产生裂纹的必要条件,焊缝裂纹是二者共同作用的结果.通过焊接区加镍和钴中间层材料、改变激光光斑位置、焊接区施加轴向力及优化激光焊接参数的方法均能在一定程度上改善焊缝金属的裂纹敏感性,其中加金属中间层效果更为明显,加镍和钴中间层后,接头抗拉强度分别达到372和347 MPa,比未加中间层的接头的抗拉强度分别提高98.9%和85.6%.     

焊后热处理对Al-Zn-Mg-Cu合金MIG焊接接头组织与性能的影响

采用ER5356焊丝对Al-4.6Zn-1.5Mg-0.15Cu合金板材进行熔化极钨极氩弧焊试验,并对焊接接头进行了不同的焊后热处理。借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)研究不同焊后热处理试样的组织变化规律,并进行了显微硬度测试与拉伸试验。结果表明:经固溶加时效处理后,焊接接头抗拉强度与显微硬度得到明显提升,抗拉强度与焊缝硬度均值分别提高至304 MPa与85 HV,相比焊后未处理的263 MPa与66 HV,增幅分别达15.6%与28.8%。焊接接头经时效处理后,组织的不均匀性及强化相的分布得到改善;而经重新固溶后,第二相发生回溶,再经时效处理将使得一部分不稳定的过饱和固溶体重新析出且弥散分布。     

闪光焊FeCrAl合金管材的接头组织及性能

采用闪光焊对FeCrAl合金进行对接接头焊接,通过扫描电子显微镜及能谱仪等手段研究了焊接接头的显微组织特征、不同区域氧化物颗粒的分布情况及力学性能. 结果表明,闪光焊焊接FeCrAl合金所得焊接接头显微组织主要为等轴晶,在焊缝和热影响区氧化物未出现明显聚集及向晶界偏聚的现象,且在晶内和晶界都可以呈现弥散分布的特征;焊接接头抗拉强度值达到594 MPa,为母材强度的90.5%;接头断裂在焊缝区,整体呈现脆性断裂模式;焊缝晶粒的粗化导致焊缝区硬度降低,最终引起焊接接头出现软化.     

Effect of Ti on the microstructure and mechanical properties of MAG multipass weld metal

Metal active gas (MAG)welding has been carried out on microalloy controlled rolling steel (S355J2W)by two kinds of welding wires with different Ti content.The mechanical tests have been carried out on the welded joint.The optical microscope and scanning electron microscope (SEM)observations have been performed to investigate the effect of microalloy element Ti on the microstructure of weld metal and impact fracture,respectively.The microstructure of the MAG multipass weld metal includes the columnar grain zone (CGZ)consisting of primary ferrite (PF),ferrite with second phase (FS)and acicular ferrite (AF),and the fine grain zone (FGZ)consisting of polygonal ferrite due to the heat effect of subsequent welding pass.It has been found that the small amount of Ti can significantly increase the impact energy of the weld metal at low temperature and weakly affect tensile strength of welded joint.By adding small amount of Ti,the inclusions have changed from Mn-Si-O inclusions to Ti-bearing inclusions,which causes the Mn-depleted zones (MDZs)much larger and is beneficial to the impact energy by promoting the AF formation,refining the PF and pinning the austenite grain boundary during the subsequent transformation process.     

电流对7075-T6铝合金双丝脉冲冷金属过渡焊接接头组织和力学性能的影响

为提高7075-T6铝合金熔化焊接接头性能，提出了一种双丝脉冲冷金属过渡(DW-CMTP)焊接方法，并研究了双丝平均电流大小对6 mm厚7075-T6铝合金对接接头组织和力学性能的影响. 结果表明，通过调控主、从丝电流可实现DW-CMTP焊接过程无明显飞溅且焊后接头成形效果良好；增加主、从丝平均电流分别能够促进熔深和熔宽；提高主丝平均电流可增大气泡上浮力，提高从丝平均电流则可加强熔池流动，以致均促进了焊缝中气体逸出，且从丝平均电流的增大对气孔降低效果更为显著；接头强度随主丝平均电流增大呈现先增加后降低的趋势，随从丝平均电流的增大则呈现先降低后增加的趋势，焊接接头最大强度达到389 MPa，为母材强度的70.8%.