垂直气电立焊EH36船板钢接头力学性能分析

以EH36高强度船板钢为研究对象,通过拉伸、冲击和弯曲等试验手段,对EH36船板钢气电立焊的接头进行了力学性能测试。拉伸试验结果发现所有断裂均发生在拉伸试样的母材区,EH36船板钢在垂直气电立焊条件下,焊缝和焊接热影响区的强度好于母材,并没有出现热影响区软化现象;冲击试验发现,近表面焊接接头韧性最差区位于焊缝,该位置冲击功为107J,厚度中部冲击试验发现冲击功最低区也位于焊缝,只有85 J,这可能是由于存在部分夹渣引起。接头弯曲试样弯曲后,用肉眼检查试样弯曲部分外侧没有出现裂纹或起层等缺陷,弯曲试验均合格。     

大线能量焊接船板钢焊缝冲击断裂机理

对厚度分别为16、25、40 mm的EH36船板钢相应地用50、100、150 k J/cm的线能量进行了埋弧焊接试验,并制取焊缝区的冲击试样,在-40℃下进行了冲击试验,通过观察冲击断口的宏微观形貌研究焊接接头的冲击断裂机理。结果表明,三种板厚的船板钢焊缝中心的冲击吸收功均达到冲击要求;宏观形貌上,各焊缝中心试样的冲击断口均凹凸不平,剪切唇区域呈明显暗灰色,塑性变形量较大;微观形貌上,焊缝中心试样的断裂以塑性断裂为主,伴有少量的脆性断裂特征。     

大线能量埋弧焊DH36船板钢焊接接头的拉伸性能研究

以25 mm厚的DH36船板钢为研究对象,采用埋弧自动焊进行焊接试验。采用金相显微镜和扫描电镜等手段,观察焊接接头的宏观和微观组织形貌,对焊接接头试样进行了拉伸试验,分析了接头的拉伸性能。结果表明,焊接接头宏观组织分为焊缝、热影响区和母材三部分,且焊缝区有柱状晶。焊缝的微观组织为晶界的先共析铁素体、晶内针状铁素体和珠光体,距熔合线5 mm处热影响区组织由粗大的铁素体和珠光体组成。焊接接头的抗拉强度为544.75MPa,断裂位置为母材,断裂方式为塑性断裂,断口形貌以韧窝为主。     

厚板铜镍合金电子束焊的接头组织与力学性能

采用真空电子束焊接实现了船用厚板铜镍合金的优质可靠连接,焊后对接头组织、显微硬度、拉伸性能和冲击性能进行了测试研究。研究结果表明,焊缝为粗大的枝晶组织,热影响区为晶粒大小不等的孪晶组织,靠近焊缝处晶粒有异常长大;接头显微硬度最高值为HV0.2122,出现在热影响区;焊接接头最大抗拉强度达到342 MPa,与母材等强,拉伸试样均在母材断裂,拉伸断口分布大小不一的韧窝,呈明显的韧性断裂特性;焊缝最高冲击吸收功达到160 J,高于母材的,热影响区最低冲击吸收功121 J,略低于母材的。     

低活化马氏体钢激光焊接工艺与性能研究

研究了不同激光焊接工艺下低活化马氏体钢的焊缝形貌、显微硬度、常温拉伸和-40℃冲击性能,并对冲击断口形貌进行了观察。结果表明,当焊接热输入分别为1.2、1.4和1.8 k J·cm~(-1)时,低活化马氏体钢焊接接头均未出现未焊透现象。随着焊接热输入的增加,焊接接头上下表面的焊缝熔宽均呈逐渐增加的趋势。不同焊接热输入下,焊接接头的抗拉强度和屈服强度都明显高于低活化马氏体母材,且断裂位置都在母材处,而断后伸长率与母材相当。焊接热输入为1.4和1.8 k J·cm~(-1)时,焊缝区-40℃冲击功略高于基材,而热影响区-40℃冲击功与母材相当。     

铁素体/奥氏体双相MIG焊接头组织与动态性能研究

文中对铁素体/奥氏体双相MIG焊接头组织与冲击性能等进行研究。通过分析接头区金相组织、硬度分布和冲击吸收功以及断口形貌,探究焊接接头微观组织演变机理与冲击性能之间的关系。结果表明,铁素体/奥氏体双相焊缝组织为均匀奥氏体和少量铁素体,热影响区组织分别为粗晶区的δ铁素体+马氏体、细晶区与混合晶粒区为马氏体+铁素体;硬度分布由粗晶区、细晶区、焊缝、母材硬度值依次降低,其中熔合线处硬度最大;冲击断口表现为韧性断口,冲击吸收功随温度下降呈降低趋势。研究证明,热输入是影响接头组织与冲击性能的重要因素。铁素体/奥氏体双相组织接头较单一铁素体组织接头动态性能有所提升。     

焊接热输入对Q890/Q550异种钢激光-MAG复合焊接头组织及力学性能的影响

采用激光-MAG复合焊进行了Q890/Q550异种钢焊接试验,研究不同焊接热输入对异种钢焊接接头显微组织和力学性能的影响。试验结果表明,在相同热输入下,焊缝两侧过热区主要由板条马氏体和少量贝氏体组织组成,细晶区为致密的板条马氏体组织,Q890钢侧的马氏体含量比Q550侧多,板条更加粗短,焊缝冲击断口具有剪切韧窝特征,冲击韧性优于热影响区;随着热输入从3.5 kJ/cm增加到9.6 kJ/cm,过热区晶粒粗化,贝氏体逐渐增多,马氏体含量减少,焊缝和热影响区冲击吸收能量略微减小。三种热输入下拉伸试件均断在母材Q550钢,断后伸长率相当,断裂方式为韧性断裂,焊接接头强度高于母材。     

新型Al-Mg-Mn-Er合金TIG焊接头的微观组织及力学性能

对一种Al-Mg-Mn-Er合金薄板进行TIG填丝焊接,并研究接头的微观组织以及力学性能.结果表明,焊缝中心为等轴树枝晶,熔合线附近未出现典型的联生结晶形貌,而是存在着一个宽度约为100μm的细晶带,热影响区出现再结晶组织.焊缝中的析出相主要以初生Al3Er的形式存在,与母材相比,焊缝中初生Al3Er的尺寸更加细小,分布更加均匀,焊缝中次生Al3Er的数量相对较少,而且这些次生Al3Er是焊接时母材中未熔化而保留下来的.焊接区和热影响区的硬度均低于母材,其中焊缝区的硬度最低.随着焊接热输入的增加,接头的抗拉强度先增加后减小,当焊接热输入为218 J/mm时,接头的抗拉强度最高,达到母材的71.4%,试样的断裂位置均位于焊缝区,断口形貌呈现韧性断裂特征.     

SA516Gr70钢焊接接头的力学性能及组织

采用钨极氩弧焊(GTAW)工艺,以ER70S-6焊丝作填充金属,对12 mm厚的SA516Gr70低合金钢板进行焊接,测试了焊接接头的拉伸性能、弯曲性能、低温冲击韧性、硬度等力学性能,分析了拉伸断口、冲击断口形貌和接头的微观组织。结果表明,在选定的焊接工艺参数下,焊接接头力学性能良好,拉伸断口为韧性断裂,韧窝中存在的夹杂物或第二相质点主要为MC型碳化物和Si O2;-46℃冲击韧性良好,焊缝区(WM)、热影响区(HAZ)和母材(BM)的冲击断口都为韧性断裂,冲击吸收功值从小到大顺序为WMHAZBM;焊缝区的微观形貌为联生结晶,组织主要为铁素体、珠光体、粒状贝氏体以及少量析出物,热影响区晶粒粗化不明显;焊接接头的硬度以焊缝为中心基本呈对称分布,焊缝区硬度最大,其次是热影响区,母材的硬度最低。     

DH36高强度钢摩擦柱塞焊工艺与接头组织性能

对高强度船体结构钢DH36钢板进行了摩擦柱塞焊工艺试验研究,对焊接接头微观组织、显微硬度、抗拉强度及连接界面处冲击吸收功进行了观察与测试,对连接界面处拉伸断口进行了扫描电镜观察.结果表明,采用优化摩擦柱塞焊工艺可成功实现DH36高强度钢和柱塞的冶金连接,焊缝区出现明显的硬化倾向,其显微硬度最高可达333 MPa;焊接接头抗拉强度高于母材,连接界面处拉伸断口具有微小等轴韧窝和解理断裂的混合特征,但接头连接界面处冲击吸收功为37 J±5 J,明显低于母材205 J.这是由于焊接热循环过程中在母材与柱塞连接界面附近产生了大量贝氏体及魏氏体铁素体组织导致的韧性降低造成的.     

00Cr21Ni14Mo2Mn5N钢立焊HAZ冲击韧性偏低的原因分析

高强度奥氏体不锈钢00Cr21Ni14Mo2Mn5N钢立焊冲击试验后出现韧性偏低的现象。利用低倍检测、扫描电镜能谱分析和金相显微镜对母材金相试样和冲击试样熔合线附近的组织进行了观察、检测和分析,指出韧性偏低现象与母材板厚中心偏析出的铌化物夹杂、带状组织有关。通过调查热处理制度和热处理炉的现实情况,发现是由于热处理温度偏低造成的。采用1 150℃固溶处理,虽然晶粒尺寸有不同程度的长大,但钢板冲击韧性偏低现象基本消失。采用热处理后的钢板进行焊接试验,热影响区韧性偏低现象不再出现,同时未改变焊接接头的耐腐蚀性能。     

LD10CS铝合金焊接接头断裂韧性及其微观组织分析

本文采用表面裂纹法测试了LD10CS 氩弧焊、氦弧焊及不同工艺的四种焊接接头的断裂韧性。结果表明,焊缝、半熔化区的断裂韧性值最低。热影响区也有不同程度的下降,其变化规律是与焊接工艺,特别是与热输入量有很大关系。用金相、断口形貌分析方法进行了初步探讨。焊缝区是典型的铸造组织,失去了变形铝合金热处理强化的特点。半熔化区是沿晶界发生低熔点共晶物熔化然后凝固的区域。该两区不可避免地会有一些焊接缺陷,因此韧性值最低。热影响区相当于进行了不同程度的退火,所以韧性值也引起了不同程度的降低。     

超细晶粒钢低热输入CO2气体保护焊接头行为分析

研究了400 MPa级超细晶粒钢基于表面张力过渡、CO2气体保护焊、特殊窄间隙坡口、不同热输入条件下的焊接接头的成形与力学行为.结果表明,热输入在3～4 kJ/cm范围时可获得熔合良好、单面焊双面成形、热影响区极窄(1 mm左右)的焊接接头.该接头的硬度、抗拉强度高于母材,未见热影响区脆化与软化现象;弯曲塑性合格;焊接热影响区平均冲击韧性高于母材约60%.焊接热影响区冲击韧性高于母材的原因与粒状珠光体组织生成、多相非平衡组织共存和更高的屈服应力有关.     

热输入对7A52铝合金光纤激光焊接头组织及性能的影响

采用IPG公司生产的YLS-6000光纤激光器,对6 mm厚热轧态7A52铝合金进行焊接,研究不同焊接参数对接头组织及性能的影响。结果表明,焊缝中心为均匀分布的“雪花”状等轴晶,组织为α-Al+T(Mg3Zn3Al2),与母材相同,晶粒大小随热输入的增加而长大;随热输入增加,Mg,Zn元素的烧损逐渐加重;相同热输入下,高功率、高焊速能够降低Mg,Zn元素的烧损;母材硬度最高约为110 HV左右,焊缝中心硬度最低,硬度从焊缝中心向两侧母材呈“U”型分布;适当增大焊接热输入,接头的冲击吸收能量和抗拉强度均有所提高;在相同热输入情况下,高功率、高焊速的接头冲击性能降低,抗拉强度有所提高,最大抗拉强度为341 MPa,约为母材的69.8%,7A52铝合金光纤激光焊接头拉伸断口形貌呈韧-脆混合断裂。     

大线能量焊接DH36钢焊接热影响区组织与性能研究

利用双丝埋弧焊接试验,对比分析了传统DH36钢和大线能量焊接DH36船板钢焊接热影响区的组织与性能。结果表明,利用新型的Ti处理技术生产的大线能量DH36钢母材具有良好的强韧性和大线能量焊接性。经大线能量(100 kJ/cm)焊接后,传统DH36钢焊接热影响区低温韧性显著降低,不能满足指标要求(34 J)。大线能量DH36船板钢在50 kJ/cm和100 kJ/cm热输入焊接时均表现出良好的低温韧性,-20℃冲击功大于100 J。同传统的DH36钢相比,大线能量DH36钢焊接接头出现了软化区,但接头强度并未显著下降。总体上大线能量焊接DH36钢优越性在于:大线能量焊接时,焊接热影响区主要得到大量交错排列的晶内针状铁素体组织,热影响区硬度降低,低温韧性显著提高。     

热输入对Q890D低合金高强钢焊接性能的影响

通过分析不同焊接热输入下Q890D钢板的焊接接头金相组织及热影响区硬度,考察了不同焊接热输入对其焊接接头强度、-20 ℃低温冲击吸收能量的影响。结果表明,Q890D钢在热影响区存在明显淬硬现象。当焊接热输入由低向高变化时,热影响区的硬度有上升趋势,而表面焊道的热影响区硬度远远高于打底焊道,说明多层多道焊时,后道焊缝对前道焊缝的热处理效果比较明显,减少了热影响区的淬硬组织。打底焊道的热影响区硬度低于焊缝及母材,存在焊后软化现象,焊接时需尽量避免过大的焊接热输入。焊缝金属中粗大贝氏体组织的增加,导致焊缝金属低温冲击吸收能量普遍低于热影响区。随着热输入的减小,焊接接头的抗拉强度和冲击吸收能量(包括焊缝、熔合线及HAZ)都有很大的提升。说明焊接热输入在一定范围内的变化对整个焊接接头强度及塑韧性有较大的影响。     

高速列车TC4钛合金焊接构架强度及寿命评估

采用电子束焊和氩弧焊方法制备的TC4钛合金接头,在4种温度条件下,测试了其焊缝、热影响区及母材的断裂韧性,并结合断口形貌、硬度分布及微观组织对比分析了断裂韧性测试结果. 结果表明,TC4钛合金TIG焊接头焊缝及热影响区的断裂韧性优于钛合金母材,CTOD值随温度下降而降低;相较之下,EBW焊接头焊缝断裂韧性值较母材更低,热影响区断裂韧性与母材较接近,温度变化对其CTOD值无显著影响. 钛合金TIG焊接头焊缝区域具有较低硬度值,其网篮状α相和较低比例的马氏体分布是其断裂韧性较高的根本原因;而钛合金EBW焊接头焊缝中针状马氏体的分布导致其局部硬度较高,并降低了断裂韧性.     

热输入对BWELDY960Q钢焊接接头组织性能的影响

采用MAG焊方法焊接低合金高强度钢BWELDY960Q,在不同焊接工艺参数下获得焊接接头,研究焊接热输入对焊接接头组织性能的影响. 结果表明,随着焊接热输入的提高,焊缝中针状铁素体的体积分数呈现先增加后减少的趋势,当焊接热输入为12.32 kJ/cm时,焊缝中获得的针状铁素体所占的比例达到最大值. 针状铁素体数量的增加,提高了焊缝和熔合区的冲击吸收功、焊接接头的抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率. 焊缝冲击断口呈韧窝花样,等轴韧窝与抛物线韧窝交替分布. 熔合区冲击断口呈解理特征,解理台阶层次明显,并存在较多的撕裂棱.     

焊后热处理对DH36钢焊接接头断裂韧性的影响

文中对DH36钢埋弧焊焊接接头进行了焊后热处理,并根据BS7448标准对焊缝和热影响区进行裂纹尖端张开位移CTOD测试,研究焊后热处理对断裂韧性的影响.结果表明,焊后热处理对焊缝断裂韧性的影响并不一定是好的效果,热处理后,焊缝δ值有的升高有的降低;焊后热处理对热影响区粗晶区的断裂韧性有不利影响,热处理后,热影响区粗晶区的δ值均有所下降.经过焊后热处理,90 mm厚焊缝试样的δ值略有下降,60mm厚焊缝试样的δ值明显升高;90mm厚热影响区试样的δ值明显下降,60mm厚热影响区试样的δ值略有下降.     

EFFECTS OF THERMAL CYCLE ON MECHANICAL PROPERTIES AND FRACTOGRAPHY IN HAZ OF HQ130 STEEL

The effect of different peak temperature (Tp) and cooling time (t8/5) on hardness, impact toughness and fracture morphology in the heat-affected zone (HAZ) of HQ130 steel was studied by using welding thermo-simulation test. Experimental results show that the impact toughness and hardness decrease with the decrease of Tp or increase of t8/5 under the condition of a single thermal cycle. There is a brittle zone in the vicinity of Tp=800℃, where the impact toughness is considerably low. There is softened zone in vicinity of Tp=700℃, Where the hardness decreases but the toughness increases. In the practical application of multi-layer and multi-pass welding, the welding heat input should be strictly limited (t8/5≥20s) so as to reduce the softness and brittleness in the HAZ of HQ130 steel.