真空室窗口领圈316L厚板电子束焊接接头不均匀性

真空室是未来聚变工程实验堆的核心部件,其组件窗口领圈采用能一次焊透50 mm以上不锈钢且变形较小的电子束焊进行拼焊. 为了深入探索厚板焊接接头不均匀性,在焊接过程中应用扫描偏转并对50 mm厚的316L奥氏体不锈钢焊接接头厚度方向的微观组织和硬度进行分析. 结果表明,焊缝组织由奥氏体和铁素体组成,从焊缝中心线附近,上层到下层焊缝组织由粗大的板条状/骨架状铁素体依次变为更加紧密排列的骨架状铁素体和等轴晶状铁素体;带有扫描偏转的焊接接头在焊缝厚度方向更早出现等轴晶;扫描偏转能改善焊缝表面成形质量;焊缝显微硬度从上层到下层逐渐增加.     

中厚度高氮钢激光-MIG复合焊接头组织与性能研究

采用激光-MIG复合焊接方法,对20 mm厚的高氮奥氏体不锈钢板进行对接焊,分析了焊接接头的组织、硬度、力学性能及断口形貌。结果表明,复合焊接热影响区和焊缝组织均为奥氏体和少量δ-铁素体,热影响区较窄,软化区较小,硬度较为均匀;焊接接头抗拉强度达到母材的93.8%,断裂于焊缝区,拉伸断口形貌为明显的韧窝状。     

P-T复合焊接对单面焊接头成型和微观组织的影响

采用等离子弧焊和氩弧焊的复合焊方法(PAW+TIG),对6 mm厚316L不锈钢板进行对接试验,测试了最佳工艺参数,研究了这种焊接接头的形貌、显微组织及其显微硬度。结果表明,在不开坡口的情况下,采用PAW+TIG组合工艺可实现单面焊双面成形焊接,热影响区较小,焊接质量优良。焊缝截面呈T字型,焊缝组织主要是由奥氏体组成,热影响区由奥氏体和少量的铁素体组成,铁素体沿晶界自熔合区向母材延伸生长。焊接接头的显微硬度从焊缝中心向母材递减,焊缝处最高,HAZ热影响区硬度与母材的硬度相差不大。     

X2CrNiMoN22-5-3双相不锈钢MAG焊接头的组织与性能

采用MAG焊接方法焊接10 mm厚X2CrNiMoN22-5-3双相不锈钢板,焊后分别进行了拉伸、弯曲、硬度、宏观金相和微观金相等试验。结果表明,焊缝金属的力学性能达到母材的强度要求,且焊接接头熔合良好。通过金相观察发现,母材组织为带状奥氏体均匀分布于铁素体基体中,焊缝金属组织为枝晶状奥氏体分布在铁素体基体里,热影响区金相组织为带状奥氏体和枝晶状奥氏体交互分布于铁素体基体。     

30mm厚不锈钢电子束焊接接头组织与性能

对30 mm厚0Cr18Ni10Ti不锈钢进行电子束焊接试验,在合适的工艺参数下得到焊接变形小、无内部缺陷、成形良好的接头。在室温下测试该接头的显微组织、显微硬度和力学性能,结果显示焊缝区组织为奥氏体和呈骨架铁素体,接头的硬度分布均匀,无明显弱化区域。接头处抗拉强度为578 MPa,焊接系数0.91,焊缝处冲击韧值A_(KV)达到300 J/cm^2,焊缝韧性与母材相比显著提高。     

Ti-6321大厚度钛合金电子束焊接接头组织及性能

采用真空电子束焊机实现94 mm大厚度Ti-6321(名义成分为Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo)钛合金全厚度焊接。通过在接头根部填加锁底结构形式获得良好成形的焊缝,接头呈钉形焊缝形貌,深宽比约为16。结果表明:焊缝区为粗大柱状晶,内部排列针状α'马氏体相及编织状片层α相;熔合区是柱状晶与等轴晶联生;单侧热影响区宽约2mm。焊缝区和热影响区的硬度值比母材低,焊接接头抗拉强度与母材相当,拉伸试样均断于焊缝区。焊缝区和热影响区都有较好的冲击韧性,焊接接头厚度方向上力学性能的均匀性较好。     

奥氏体不锈钢活性焊接头组织及性能

采用自主研发的活性剂对10 mm厚022Cr17Ni12Mo2奥氏体不锈钢板进行活性氩弧焊试验。对活性焊接头进行了X射线探伤、化学成分分析、显微组织分析以及拉伸、弯曲、断口扫描等试验。结果表明,活性剂能显著增加熔深,达到常规TIG焊的3倍以上;活性剂的加入不会改变焊缝金属成分,焊缝区硬度稍大于母材;焊缝显微组织由奥氏体、骨架状的δ铁素体和少量碳化物及氮化物组成,热影响区有少量铁素体析出;接头断裂方式为塑性断裂,断口形貌为等轴韧窝,可见第二相粒子。     

电子束焊接钼板的组织及性能研究

采用电子束焊接方法对16 mm厚的钼板进行焊接,利用光学显微镜、扫描电镜等手段分析了电子束焊接接头的显微组织及断口形貌,并利用维氏硬度仪和拉伸试验机检测了接头区域硬度和接头强度。结果表明,采用电子束焊接钼板获得的焊缝呈"钉子"状,焊缝热影响区窄,焊缝中间为粗大的等轴晶,熔合合区域为柱状晶。焊缝接头各区域硬度值有差异,母材区硬度最小。热处理后硬度值有变化,热处理温度在1000℃以上时,硬度值有所降低,焊接接头不同厚度处力学性能不一致,1100℃热处理接头强度最高在焊缝底部。焊接接头断裂全部在焊缝处,断口为解理断裂。     

铸造Ti-Al-Mo-Zr钛合金电子束焊接接头组织与性能

选用电子束焊接方式对14 mm厚铸态Ti-Al-Mo-Zr钛合金进行焊接,在合适的工艺参数下获得成形良好、无内部缺陷的焊接接头。室温下测试与分析焊接接头的显微组织、显微硬度和力学性能,结果显示焊缝处主要由β相基体和粗大的针状α相组成,热影响区处受焊接热循环作用部分转变为网状片层组织。焊缝处硬度略高于母材处,接头整体硬度分布均匀,无明显弱化区域;接头焊缝处抗拉强度优于母材,焊缝处冲击值AKV达到75 J/cm~2,热影响区冲击值为73 J/cm~2,Ti-Al-Mo-Zr钛合金电子束焊接接头冲击韧性良好。     

激光焊接工艺对304不锈钢薄板搭接接头组织性能的影响

采用三因素三水平的正交试验对0.8 mm厚304不锈钢板进行了激光搭接焊,系统地研究了焊接速度、焊接功率、离焦量对焊接接头组织性能的影响。结果表明,以剪切载荷为标准时,焊接速度对薄板激光焊的影响最大,焊接功率次之,离焦量最小。焊缝中心由等轴的奥氏体基体和部分树枝状的δ铁素体组成,在焊缝边缘处存在细小的柱状树枝晶区域,减少焊接功率或者焊接速度可使柱状树枝晶区域的宽度增大。从母材到焊缝中心,显微硬度呈现出先增大后减小的趋势,采用负离焦量、低焊接功率、高焊接速度的焊接条件时,焊接接头的硬度较高。     

热输入对SAF2507超级双相不锈钢焊接接头显微组织及硬度的影响

采用显微观察、化学成分分析、硬度测定、EBSD分析的方法,研究了TIG焊接热输入对1.2 mm厚的SAF2507超级双相不锈钢焊接接头显微组织和硬度的影响机理.结果表明,在焊缝中,随着热输入由110 J/mm增加至156 J/mm,铁素体晶粒尺寸由90μm增至200μm,晶粒的粗化减少了奥氏体的形核位置,同时热输入的增...     

管线钢大电流双面高速埋弧焊接用焊丝研制

介绍了石油、天然气输送管线用埋弧焊丝的特征及高韧性焊丝成分设计原则,分别采用92kg高频感应炉实验室冶炼。500kg中频感应炉半工业性冶炼和300t顶吹氧气转炉工业化大生产冶炼、进行焊丝研制。对所研制的焊丝配合烧结焊剂SJ101,进行了无坡口双面埋弧焊试验,测试了焊缝成分、冲击韧度、金相组织、硬度和接头抗拉强度,用扫描电镜分析了冲击断口形貌及夹杂物组成,透射电镜分析了焊缝金属的微观结构,俄歇试验分析了B、Ti、N在焊缝中的分布。结果表明,B在原奥氏体晶界偏聚,可抑制先共析铁素体在晶界析出,弥散分布的细小夹杂物有助于针状铁素体的生成,配合降低S、P、气体元素和杂质含量,可使焊缝金属具有高的韧性,焊缝硬度在HV185～HV214之间,与母材平均硬度HV190为同一水平。焊缝金属横向抗拉强度高于母材。     

保护气体对06Cr19Ni10钢焊接接头组织与性能的影响

通过拉伸、弯曲、硬度试验和金相分析,研究06Cr19Ni10不锈钢在φ(Ar)95%+φ(CO2)5%和φ(Ar)97%+φ(O2)3%两种保护气体下的MAG焊接头。结果表明:两种接头均具有良好的拉伸和弯曲性能;两者的显微硬度分布大致相同,焊缝硬度最高,热影响区硬度最低;母材基体组织为奥氏体,基体上有少量沿轧制方向分布的带状δ铁素体;焊缝中心为黑色树枝状δ铁素体均匀分布在白色奥氏体基体上,且晶粒细小均匀;熔合线附近为柱状奥氏体组织和板条状铁素体组织;热影响区组织为奥氏体基体上兼有少量δ铁素体。     

焊前热处理对440C不锈钢电子束焊接接头组织与性能的影响

研究了焊前退火和调质2种热处理工艺对440C不锈钢电子束焊接接头的组织和力学性能的影响,分析了2种状态下的组织演变规律、接头拉伸力学性能和硬度分布特点. 结果表明:2种热处理状态的板材经过电子束焊接后,焊缝成形良好,焊缝区域均为马氏体和残留奥氏体组织,呈现出非平衡凝固组织,碳及合金元素以固溶形式存在于马氏体及残余奥氏体中,焊缝区域硬度达到398 HV. 焊前经调质热处理后,母材基体由铁素体转变成回火马氏体和残余奥氏体混合组织,同时部分碳化物固溶在基体组织中,使基体组织硬度提高了60％. 与焊前退火态相比,焊前调质热处理板材经电子束焊接后,可使焊接接头抗拉强度提高20％,焊接热影响区硬度提高35％,但接头的塑性变形能力有所下降,断裂均发生在热影响区.     

Microstructural characterisation of stir zone containing residual ferrite in friction stir welded 304 austenitic stainless steel

Abstract

Friction stir welding was applied to a 2 mm thick 304 austenitic stainless steel plate. The microstructural evolution and hardness distribution in the weld were investigated. The stir zone (SZ) and thermomechanically affected zone (TMAZ) showed dynamically recrystallised and recovered microstructures, respectively, which are typically observed in friction stir welds in aluminium alloys. The hardness of the SZ was higher than that of the base material and the maximum hardness was observed at the TMAZ. The higher hardness at the TMAZ was attributed to high densities of dislocations and subboundaries. Microstructural observations revealed that the ferrite was formed along grain boundaries of the austenite matrix in the advancing side of the SZ. It is suggested that the frictional heat due to stirring resulted in the phase transformation of austenite to ferrite and that upon rapid cooling the ferrite was retained in the SZ.     

氮对316L不锈钢焊缝凝固模式和组织的影响

采用氮含量不同的三种焊丝分别对316L奥氏体不锈钢进行了TIG焊接,通过金相显微镜和扫描电镜对其焊缝微观组织进行了观察,对比分析了焊缝的凝固模式和焊缝组织的析出行为,研究了氮对焊缝凝固模式和组织的影响.结果表明,焊缝氮含量为0.018%时,焊缝的主要凝固模式为初生相为铁素体的FA模式,δ铁素体以蠕虫状或网状分布于枝晶轴上;氮含量增加到0.088%和0.16%时,焊缝的主要凝固模式转变为初生相为奥氏体的AF模式,δ铁素体以颗粒状分布于初生奥氏体枝晶间,其数目明显减少;焊缝奥氏体组织随着氮含量的增加有明显的粗化趋势.     

921A钢激光-MAG复合焊接头组织及性能

针对6 mm厚的921A钢板,采用激光-MAG复合焊接工艺进行对接焊试验,并对焊接接头的显微组织、硬度、拉伸性能、耐腐蚀性能等进行了分析。结果表明,采用激光-MAG复合焊工艺可获得成形连续美观的焊接接头,无未熔合、裂纹、气孔等缺陷;焊缝组织为针状铁素体、少量沿晶界析出的先共析铁素体及长条状贝氏体,热影响区组织为马氏体;焊接接头的拉伸性能和冲击性能均符合国家标准要求,焊缝强度高于母材,但塑韧性低于母材。峰值硬度在热影响区,为315 HV,焊缝硬度约为280 HV,符合最高硬度不得超过410 HV的规定。焊缝耐电化学腐蚀性能最强,母材次之,热影响区最低;激光和MAG电弧2种热源共同作用区域的组织分布更加均匀,硬度及耐腐蚀性能较激光单独作用区域有了明显改善。 创新点： 采用激光-MAG复合焊实现了6 mm厚度921A钢板无缺陷对接焊的一次焊接成形。焊缝晶粒更加细化,分布更加均匀;焊缝抗拉强度、硬度、电化学腐蚀性能均高于母材,冲击吸收能量满足船级社要求。     

辅助增强匙孔气流对激光焊接不锈钢组织和显微硬度的影响

以HR-2抗氢钢为试验材料,利用板条型CO2连续激光器,采用喷嘴在前、入射角为60°的匙孔增强气流,进行了不同参数下的激光焊接试验.结果表明,在气流辅助增强匙孔激光焊中,匙孔气喷嘴在前的布局对熔池扰动小,能获得较好的焊缝成形;与传统激光焊接相比,熔深增加、熔宽明显减小,焊缝形状呈葫芦型,这是匙孔气流压制等离子体、使匙孔向底部凹陷的结果;从焊缝组织来看,增强激光焊焊缝的柱状晶较短小,焊缝中心呈现等轴晶形态,属于FA的不锈钢凝固模式.与传统激光焊不同,气流辅助增强匙孔激光焊的焊缝、热影响区显微硬度与母材相当,这可能是引入的增强匙孔气流改善了焊缝金属的冷却条件,更少铁素体析出的结果.     

核级316LN不锈钢焊接接头的组织结构变化

通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射、X射线衍射仪和硬度测量仪等方法对核级316LN焊接接头不同区域的组织结构进行了系统研究，结果表明，焊缝区冷却凝固模式以铁素体-奥氏体（F-A）为主，残留的铁素体以蠕虫状或板条状形式存在奥氏体基体上，含量约为13.66%.熔合区宽度不统一，凝固模式以奥氏体-铁素体（A-F）为主，并且具有明显的外延生长趋势；热影响区发生不同程度的再结晶、晶粒长大和变形行为，Σ3晶界比例降低，而硬度和残余应力增大.