母材及焊丝对转向架用耐候钢焊接接头性能的影响

以高速列车转向架用耐候钢S355J2W与SMA490BW为母材,匹配G424M21Z焊丝与CHW-55CNH焊丝得到三种焊接接头。观察三种接头的显微组织,并比较三种接头的力学性能和腐蚀性能。结果显示,三种接头的焊缝区显微组织均由先共析铁素体、针状铁素体、粒状贝氏体以及珠光体组成,过热区组织粗大出现魏氏组织,正火区组织细小均匀。S355J2W母材匹配两种焊丝所得接头的拉伸断裂强度接近,且断裂位置均位于母材,而SMA490BW母材匹配CHW-55CNH焊丝所得接头拉伸断裂位置位于焊缝,且其拉伸强度明显高于另外两种接头。SMA490BW母材的腐蚀速率低于S355J2W母材。以S355J2W为母材匹配两种焊丝所得的两种接头腐蚀速率接近。以CHW-55CNH为焊丝匹配SMA490BW母材的接头低于匹配S355J2W母材所得接头。母材是影响接头耐蚀性的主要因素,而焊丝对接头的耐蚀性的影响小于母材。     

国产耐候钢焊接接头疲劳性能研究

从国产耐候钢S355J2W着手,选用同类别的进口耐候钢SMA490BW作为对比,匹配2种焊丝ISO 14341-AG424M21Z和CHW-55CNH,形成3种接头,对这3种接头分别进行疲劳试验,并从试验数据、宏观形貌及断口显微形貌进行分析,对比3种接头的疲劳性能。     

转向架用耐候钢焊接接头显微组织和力学性能

以转向架用国产耐候钢S355J2W与进口耐候钢SMA490BW为研究对象,选用进口焊丝G424M21Z与国产焊丝CHW-55CNH进行焊接,获得3种焊接接头。通过金相、硬度、拉伸和弯曲试验,对接头进行显微组织和力学性能研究。结果表明,3种接头的基本力学性均能满足标准要求;1#、2#接头焊缝区硬度比母材区高,拉伸断裂位置在母材处,为高配焊丝;3#接头焊缝区硬度和母材区相当,拉伸断裂在焊缝处,其抗拉强度比1#、2#高,但延伸率及塑性较差,为低配焊丝。     

动车组转向架构架板材耐候性分析

采用周期浸润腐蚀、中性盐雾实验以及电化学腐蚀实验对进口的动车组转向架构架用两种耐候板材S355J2W和SMA490BW钢的耐候性进行评估,并通过与国内非耐候的Q235钢进行对比,研究两种钢板耐大气腐蚀特征。研究表明:S355J2W和SMA490BW钢在不同的腐蚀实验中表现出的耐候能力不同。由于Cu和Cr的含量总和较高,SMA490BW钢在周期浸润腐蚀中的腐蚀速率低于S355J2W钢。而在中性NaCl溶液中S355J2W钢表现出更优异的耐候特征,表明该钢板更适合应用于沿海环境。     

焊丝成分对耐候钢焊接飞溅及焊缝组织和性能的影响

针对目前采用现有的焊接材料和焊接工艺在耐候钢MAG焊中出现的焊接飞溅大、焊丝熔敷效率低、电弧稳定性差、焊缝表面成形不良等问题,对比研究了自制超低碳耐候钢焊丝与商用CHW-55CNH耐候钢焊丝的飞溅率大小,并分析了两种焊丝熔敷金属的组织和性能。结果表明,超低碳耐候钢焊丝的焊接飞溅率比CHW-55CNH焊丝降低了78.8%。超低碳焊丝熔敷金属中针状铁素体组织的数量明显增加,而先共析铁素体和侧板条铁素体数量减少,且熔敷金属的晶粒尺寸更加细小、均匀。超低碳焊丝熔敷金属的抗拉强度为640 MPa,室温下冲击吸收功为163 J。而耐候钢焊丝CHW-55CNH抗拉强度为637 MPa,室温下冲击吸收功为173 J,两种焊丝熔敷金属的强韧性能相当。     

S355J2W+N耐候钢焊接接头的组织和力学性能

S355J2W+N耐候钢是制造高速列车转向架构架的主要钢种,本文通过拉伸、冲击、弯曲、硬度和金相等试验方法对其MAG焊焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用G424G3Si1焊丝对S355J2W+N耐候钢进行焊接时,接头具有良好的抗拉强度、弯曲性能和低温冲击韧性;焊缝组织主要为先共析铁素体,晶内为针状铁素体和珠光体,局部有一定量的粒状贝氏体;热影响区组织主要为先共析铁素体和针状铁素体,同时存在少量的珠光体和贝氏体;母材为铁素体和珠光体。     

焊接工艺对SMA490BW耐候钢接头腐蚀行为的影响

目的 研究转向架焊接构架用SMA490BW耐候钢及其在不同焊接工艺条件下制得的焊接接头在模拟工业大气环境下的腐蚀行为。方法 采用周浸腐蚀试验方法,利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和能谱（EDS）等方法,研究了腐蚀产物的表面形貌、锈层结构及相组成。结果 在模拟工业大气环境条件下,SMA490BW耐候钢母材、自动MAG焊接头、手工MAG焊接头的腐蚀失重率呈先增后减的变化规律,其中自动MAG焊接头腐蚀失重率最小,手工MAG焊接头腐蚀失重率最大,而SMA490BW耐候钢母材居于两者之间。耐候钢母材及其焊接接头腐蚀产物的相组成均为γ-FeOOH、α-FeOOH、Fe2O3和Fe3O4。经过150 h腐蚀后,耐候钢母材及其焊接接头腐蚀产物中Cr、Ni、Cu合金元素含量有所差异,其中自动MAG焊焊缝腐蚀产物中Cr、Ni、Cu合金元素含量最高,分别为1.79%、0.23%、0.17%。Cr、Ni、Cu合金元素将直接对耐候钢母材及其焊接接头耐腐蚀性产生影响。结论 与手工MAG焊接头相比,自动MAG焊接头耐蚀性较高的主要原因是焊缝中主要抑制锈层腐蚀的Cr、Ni、Cu合金元素含量较高。     

SMA490BW耐候钢无镀铜焊丝GMAW接头性能研究

针对高速列车转向架焊接构架用SMA490BW耐候钢板材,分别采用镀铜焊丝和无镀铜焊丝进行GMAW焊接,焊后根据相关标准进行接头的拉伸、弯曲、冲击、疲劳以及周期浸润腐蚀试验与分析。结果表明,与镀铜焊丝焊接接头相比,无镀铜焊丝焊接接头的拉伸强度、冲击吸收功、疲劳强度以及耐大气腐蚀性能也都符合规定的要求。     

转向架用SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能

采用超声疲劳试验方法对SMA490BW钢焊接接头的超高周疲劳性能进行研究,通过X射线应力仪对焊接试样残余应力进行测试,采用扫描电镜对疲劳裂纹的萌生、扩展及疲劳断裂机理进行观察和分析. 结果表明,SMA490BW钢母材的疲劳性能远高于焊接接头,在1 × 108循环周次条件下,接头的疲劳强度为141 MPa,仅为母材的44.2%. 接头裂纹主要萌生于焊趾表面缺陷处,疲劳断裂机理表现为准解理断裂, 并伴有塑性变形痕迹. 焊趾处几何不连续造成的应力集中和焊缝及其附近区域一定的残余拉应力,以及接头各微区组织和性能的不均匀性,是导致焊接接头疲劳性能偏低的主要原因.     

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。     

转向架用SMA490BW钢激光-MAG复合焊接头残余应力

利用X射线衍射法对转向架构架用SMA490BW耐候钢激光-MAG复合焊和单MAG焊接接头进行残余应力测试和分析。结果表明:激光-MAG复合焊接头与单MAG焊接头残余应力分布趋势相同,焊缝及近缝热影响区均存在较大的残余拉应力。激光-MAG复合焊接头残余应力峰值和拉应力区间均小于单MAG焊接头,主要原因是激光-MAG复合焊接头焊接过程中热输入较小,对母材的塑性压缩效应较低。     

基于Battelle结构应力法的对接接头应力集中系数回归分析

以12 mm厚的S355J2W+N耐候钢板对接焊接接头为研究对象,进行不同应力水平下的疲劳试验,将试验结果与Battelle结构应力法的主S-N曲线进行对比,验证了Battelle结构应力法在预测焊接结构寿命方面的准确性;采用有限元方法,以焊缝宽度和焊缝余高为变量,探究几何尺寸变化对焊趾部位结构应力集中系数的影响规律,并通过回归分析得出该试验条件下焊趾处结构应力集中系数的经验方程;利用该方程可快速通过接头尺寸计算得出焊趾部位的结构应力,进而对接头疲劳寿命进行大致预测,可为同类对接接头疲劳试验提供参考。     

转向架用S355J2W钢MAG焊接接头残余应力研究

利用X射线衍射法和超声临界折射纵波法测量和分析S355J2W钢MAG焊接接头的起弧区、中心区和收弧区残余应力。结果表明:超声波法和X射线衍射法均可用于S355J2W钢MAG焊接接头的残余应力测量,在焊缝和热影响区,超声波法的应力测量值比X射线法的大30~40 MPa。各测试区残余应力分布趋势相近,在焊缝及近缝热影响区为数值较大的残余拉应力,远离焊缝中心的母材为压应力。中心区的残余应力峰值大于起弧区和收弧区。     

SMA490BW耐候钢MAG焊接头断裂韧性研究

为研究常温下服役480万km后高速列车用SMA490BW耐候钢焊接接头的断裂行为,通过断裂韧度试验获得焊接接头焊缝、热影响区和母材的断裂韧度。结果表明：母材的常温断裂韧度优于焊缝的。通过对微观组织和断口形貌的对比分析,阐明了焊接接头各区域的微观断裂机理,焊缝金属较低的断裂韧度主要是由晶粒粗大和存在粗大的先析铁素体造成的,对新型焊接技术应用于高速列车的设计制造及材料服役性能评估具有非常重要的意义。     

S355J2W钢焊接接头的组织和力学性能

S355J2W低合金钢是高速列车转向架构架所用材料之一。针对国产S355J2W低合金钢焊接接头,通过拉伸、弯曲、冲击、硬度、金相和扫描电镜等试验方法研究其力学性能和显微组织。结果表明:采用JM55-Ⅱ焊丝对S355J2W钢进行焊接,焊接接头具有良好的力学性能,其制定的焊接工艺切实可行。     

激光清洗对SMA490BW钢接头表面应力及腐蚀的影响

为提高耐候钢焊接质量,将皮秒脉冲激光清洗技术引入到耐候钢焊接的清洗中,并研究了皮秒脉冲激光清洗对SMA490BW耐候钢焊接接头抗应力腐蚀性能的影响. X射线残余应力测试试验结果表明,激光清洗后试样表面残余拉应力增加130 ~ 200 MPa,不利于应力腐蚀性能的提高. 但周期浸润腐蚀试验证明,激光清洗使试件表面的耐蚀性明显提高,这有利于提高接头的抗应力腐蚀性能. 最后,通过三点弯应力腐蚀试验证明,激光清洗提高了耐候钢接头的抗应力腐蚀性能. 其原因为激光清洗使试样表面形成微米级（0.8 ~ 1.2 μm）紧密堆积的柱状颗粒,提高了试件表面的耐蚀性大于表面残余拉应力带来的影响.     

高速列车关键部件材料服役后焊接接头裂纹扩展性能研究

文中对服役480万km后高速列车关键结构部件SMA490BW钢焊接接头的残余应力水平、微观组织及各项基本力学性能与疲劳裂纹扩展行为进行了研究。结果表明,服役前后的残余应力均为压应力,服役后的残余应力水平呈增大趋势,在测试区域大部分测点的应力分布在-100～-300 MPa之间;焊缝区的晶粒最大,母材的晶粒最小;焊缝区和热影响区的硬度均高于母材的,焊接接头抗拉强度为531 MPa,母材的抗拉强度为547 MPa;所有试样的弯曲试验结果均合格,试样未出现裂纹;疲劳裂纹扩展速率从大到小依次为焊缝、热影响区、母材,造成这种差异的原因是焊缝区晶粒较大,导致应力集中程度较大,因此抗疲劳裂纹扩展的能力越差,微观组织结构的差异是导致接头不同区域抗疲劳裂纹扩展能力不同的主要原因。     

A7N01铝合金焊接接头中不同区域在不同介质中的电化学腐蚀行为

为了积累A7N01铝合金及其焊接接头在不同介质中的电化学腐蚀数据,采用ER5356焊丝分别焊接了A7N01-T5和A7N01-T4铝合金。采用动电位扫描法分别测试了2种铝合金焊接接头中的母材及焊缝分别在5%(质量分数)NaCl,Na2SO4,NaNO3溶液中的极化曲线,并计算出相应的电化学参数。结果表明:2种铝合金焊接接头中母材在3种腐蚀溶液中的腐蚀倾向大于焊缝,腐蚀速率也快于焊缝;Cl-,SO2-4和NO-3对2种铝合金焊接接头中的母材及焊缝的腐蚀加速作用依次减弱;A7N01-T5母材在3种腐蚀介质中的耐蚀性优于A7N01-T4母材的。     

超声冲击对SMA490BW耐候钢焊接残余应力的影响

对SMA 490BW耐候钢进行气保焊焊接,利用超声冲击设备对焊接对接接头进行超声处理,并通过盲孔法对超声冲击前后的残余应力进行测试及分析.结果表明,超声冲击对于焊缝及其附近区域残余应力的降低效果十分明显,横向残余应力消除率最高达161％,纵向残余应力最高达118％;超声冲击处理后,同一位置纵向残余应力消除率较横向残余应...     

SMA490BW耐候钢手工焊与自动焊接头低温性能对比

以CRH2型动车组转向架专用材料SMA490BW耐候钢为母材,分别制备手工焊接头和自动焊接头,对比分析两种接头在不同温度条件下,尤其是低温条件下的强度、韧性之间的差异,开展了两种接头在不同温度条件下的余高试样疲劳试验。试验结果表明:自动焊接头在平均抗拉强度、平均屈服强度方面稍优于手工焊接头,在焊缝区和焊接热影响区的冲击功要明显劣于手工焊接头;在相同温度条件下,两种接头的疲劳性能相当。