管线钢焊接局部脆化区的M-A组元

采用焊接热模拟、金相分析及透射电镜研究了X70管线钢焊接局部脆化区M-A组元的形态、数量、分布及在透射电镜下的精细结构、形貌特征.结果表明,粗晶区M-A组元以块状为主,有少量呈长条状.再热临界粗晶区的M-A组元数量急剧增多,基本都是狭长的长条状,分布比较密集,M-A组元相邻间距较小,平均弦长较大,为4.21 μm.透射电镜下条状M-A组元一般分布于贝氏体铁素体的板条界面处,块状M-A组元有的呈不规则形状,有的呈三角形.M-A组元中马氏体的精细结构为孪晶亚结构.     

X90管线钢管埋弧焊缝组织与性能分析

X90管线钢管是目前正在研究开发的一种新型高强度管线钢管. 随着管材强度的提高,焊缝的组织与性能成为研究与控制的关键. 文中对焊缝、热影响区(HAZ)和母材微观组织、晶粒取向、大/小角度晶界占比及冲击断口形貌等进行了分析研究. 结果表明,焊缝试样近断口区组织为针状铁素体(AF)+准多边形铁素体(QPF),M-A组元呈楔形、块状和条带状,分布于相界处,尺寸较大,长1.8 μm,宽0.5 μm,组织有效平均晶粒尺寸为3.12 μm,大角度晶界比例为67.15%;而HAZ试样近断口区组织为粒状贝氏体(GB)+多形态M-A组元,晶粒粗大,M-A组元多以条带状、楔形分布于晶界和晶内,组织有效平均晶粒尺寸为4.52 μm,大角度晶界比例为85.95%. 母材试样近断口区组织是以细小AF+QPF+板条贝氏体(LB)+少量M-A组元为主的多相匹配的复相组织,M-A组元尺寸细小,组织有效平均晶粒尺寸为2.1 μm,大角度晶界比例为93.75%.密集分布的大尺寸M-A组元和大角晶界占比较小是导致焊缝冲击韧性低于母材的重要原因.     

热处理对极寒服役条件下弯管用X80钢焊缝组织性能的影响

利用显微组织分析、低温冲击试验、断口分析等手段,研究了不同热处理工艺对弯管用X80钢焊缝显微组织与低温冲击性能的影响。结果表明,在890~980 ℃范围内正火,随着正火温度升高,焊缝组织逐渐粗化,M-A组元和碳化物数量增多且聚集程度逐渐增加,低温冲击性能下降。在620~680 ℃范围内回火,随着回火温度的升高,焊缝中贝氏体及针状铁素体的混合组织发生回复与再结晶,碳化物析出和先共析铁素体含量增加,硬脆M-A组元逐渐分解,低温冲击吸收能量则先升后降,显微硬度逐渐降低。热处理后焊缝组织主要以针状铁素体(AF)和粒状贝氏体(GB)为主,同时存在少量的先共析铁素体(PF)和弥散分布的M-A组元。采用920 ℃正火+660 ℃高温回火时,焊缝低温冲击吸收能量最优,为148 J,同时显微硬度波动较小,冲击断口放射区为准解理断裂,无大尺寸裂纹且出现部分韧窝,表明该热处理工艺下处理的弯管可以满足在-45 ℃极寒条件下的服役要求。     

层间温度对690MPa级HSLA钢气体保护焊丝熔敷金属组织和冲击韧性的影响

采用新研制的气体保护焊焊丝,通过改变层间温度对690MPa级HSLA钢进行焊接,采用光学金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和EBSD等分析手段,研究了熔敷金属组织转变规律。研究结果表明:当层间温度(T)为80℃时,显微组织主要为板条状贝氏体和极少量的粒状贝氏体,M-A组元主要以颗粒状存在,无方向性;T=200℃时,粒状贝氏体和M-A组元的数量增多,M-A组元形状由颗粒状向条状和块状转变。随层间温度的增加,熔敷金属的冲击值下降43%,大角度晶界比例从87%下降到77.3%,有效晶粒尺寸变大。     

热输入对电力结构用Q460钢焊缝金属组织及冲击性能的影响

采用熔化极气体保护焊对电力结构用Q460钢进行不同热输入的对接焊试验。利用金相显微镜、透射电镜和电子背散射衍射技术研究热输入对焊缝组织及冲击性能的影响。结果表明:3种热输入焊缝金属组织均为先共析铁素体、侧板条铁素体和针状铁素体及M-A组元。随着热输入的增加,焊缝组织中板条粗化,而先共析铁素体和侧板条铁素体增多,针状铁素体减少,M-A组元尺寸增大;焊缝金属中大角度晶界含量逐渐减少分别为0.54、0.40和0.37。尺寸较大的M-A组元及大角度晶界密度的降低是导致焊缝金属冲击吸收能量逐渐降低的主要原因。     

NiCrMoV耐热钢汽轮机转子焊缝韧性薄弱区的成因

采用热模拟的方法研究了30Cr2Ni4MoV汽轮机转子用钢多层多道焊焊缝韧性薄弱区的成因.采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了层间局部富碳区域组织对韧性的影响规律.结果表明,焊缝层间局部富碳区域的M-A组元是造成层间韧性薄弱的主要原因之一.M-A组元对韧性的影响与M-A组元的分布、形态、尺寸等因素有关.热模拟二次峰值温度为680℃时,层间回火区M-A组元发生了部分分解;二次峰值温度为820℃时,层间不完全相变区原奥氏体晶界处M-A组元体积增大,晶内M-A组元呈平行的大颗粒链状分布,二次峰值温度为1 050℃时,原奥氏体晶界部分消失,晶内M-A组元部分呈弥散分布.     

X80与X100管线钢粗晶区SHCCT曲线的比较研究

采用相变仪DIL805A/D将X80、X100管线钢空心微缩管状试样,以200℃/s加热至1 350℃,保温10 s后以1~200℃/s的不同速度冷却至室温,在分析显微组织、硬度和相变温度的基础上获得两种管线钢的粗晶区SHCCT曲线。对比发现,随着冷却速度的增加,X80与X100的相变温度均降低,而硬度都增加;在相同冷却速度下,X100的相变温度明显低于X80,硬度却更高。对于X100管线钢,当v10℃/s时,粗晶区为GB、QF和M-A组元的混合组织;当10℃/s≤v≤50℃/s时,组织由GB、BF和M-A组元组成;当v50℃/s时,出现LM组织,当v100℃/s后转变为LM和M-A组元的混合组织。而X80管线钢只有当v≥25℃/s时才出现BF,v100℃/s时开始出现LM组织。     

13MnNiMoR埋弧焊接头焊后热处理的组织和韧性

采用埋弧焊焊接13Mn Ni Mo R厚钢板,焊丝为H10Mn2Ni Mo A,焊剂为SJ102。对经热冲压模拟、正火、亚温正火、高温回火的焊接接头进行了-20℃冲击试验。采用显微镜观察各热处理状态下的焊缝和热影响区的金相组织。结果表明:未高温回火前,焊接接头的组织以粒状贝氏体为主,M-A尺寸均较大;亚温正火后还存在部分铁素体,粒状M-A组元呈链状分布,冲击功最高仅为19 J;高温回火后,M-A组元大量分解,其面积比例及最大尺寸大大降低,基体组织为回火索氏体与回火贝氏体,冲击功得到较大提高,最低值为46 J。     

高强焊丝熔敷金属力学性能及组织分析

利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)及附带能谱仪(EDS)并通过常温拉伸和低温冲击等试验研究了不同保护气体下高强焊丝熔敷金属组织和强韧性变化.结果表明,针对此高强度气体保护焊焊丝,采用Ar+5%CO₂保护气体,熔敷金属强韧性最佳;焊缝金相组织为粒状贝氏体+板条贝氏体,细小板条束可有效提高焊缝韧性;M-A组元存在明显C元素富集的现象,大量块状M-A组元的出现造成M-A组元基体间位错塞积,引起应力集中,在裂纹形核阶段易萌生微裂纹,对韧性不利;采用Ar+2%O₂和Ar+20%CO₂保护气体,焊缝中较大尺寸夹杂物数量增多,是诱发准解理断裂引起冲击吸收功降低的主要原因.     

X100管线钢焊接冷裂纹敏感性

采用E10018焊条进行了斜Y形坡口焊接裂纹试验,结合数值模拟方法对X100管线钢焊接冷裂纹敏感性进行了研究,分析了预热温度对热影响区显微组织、接头硬度分布、应力应变状态的影响规律. 结果表明,X100管线钢具有一定的焊接冷裂纹敏感性,采用不高于100℃预热可以降低冷裂纹敏感性;100℃预热时裂纹率为0,此时粗晶区显微组织不是很粗大、M-A组元数量最少、硬度较低,且残余应力和应变水平都较低;但预热温度大于150℃时,粗晶区晶粒粗大、M-A组元数量增加,且接头中等效残余应力、应变水平升高,导致冷裂纹敏感性增加. 建议采用100℃进行预热.     

M-A组织对热影响区缺口韧性的影响

通过热模拟试验,对加热到1350℃的四种低合金高强度钢进行了不同冷却速度的连续冷却,并进行了不同温度回火的热循环,研究了M-A（马氏体一奥氏体）组织的析出形态及其分解、M-A组织百分比、奥氏体晶粒尺寸和元素含量对模拟热影响区（HAZ）硬度和冲击韧性的影响。指出块状M-A是影响缺口韧性的主要因素。通过控制连续冷却时间和冷却后给以适当的回火工艺,可以减少或分解块状M-A组织,并可使热影响区的缺口韧性得到改善。     

S355J2钢粗晶热影响区M-A组元对韧性影响的研究

通过热模拟试验研究了不同热输入条件下S355J2钢粗晶热影响区M-A组元的体积分数及形态对韧性的影响。试验结果表明,热循环峰值加热温度T_max一定,粗晶热影响区M-A组元的体积分数随冷却时间t_8/5的延长而增大,在t_8/5为60_s时M-A组元的体积分数增加的幅度最大;随着t_8/5的延长,M-A组元的形态由颗粒状向长条状和块状转变,在T_max较大、t_8/5较长时,M-A组元的形态将趋向于形成细长条状和块状;粗晶热影响区的韧性随M-A组元体积分数的增大而降低,细长条状和块状的M-A组元对韧性的影响最大     

控轧控冷对高强建筑用钢组织与性能的影响

对一种试验性的高强建筑用钢进行了控制轧制和控制冷却处理,研究了终冷温度对试验钢力学性能和显微组织的影响,并对拉伸断口形貌进行了观察。结果表明,试验钢在终冷温度为450℃时具有较高的强塑性和低屈强比,能够满足780 MPa级高层低屈强比建筑用钢的要求;在终冷温度为650℃时,试验钢中的M-A岛状组织更加粗大、含量相对较高,形状主要以多边形和和条带状形态为主,而终冷温度为450℃时,试验钢中M-A岛状组织的数量相对较多,尺寸相对细小,且主要以颗粒状形态存在;贝氏体铁素体基体上弥散分布着颗粒状M-A岛的复相组织有利于提高试验钢的强塑性并降低屈强比;终冷温度为450℃时试验钢的抗拉强度、规定塑性延伸强度、断后伸长率和屈强比分别为1070 MPa、825 MPa、16. 6%和0. 771。      

返红温度对低屈强比高强度耐火耐候钢组织及性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等方法对不同返红温度下的低屈强比高强度耐火耐候钢的微观组织及力学性能进行了研究与分析。结果表明:当钢板水冷后的返红温度从550 ℃下降至350 ℃时,试验钢显微组织由铁素体和少量贝氏体逐渐转变为由板条贝氏体和弥散细小的M-A岛组成的复相组织结构,贝氏体板条尺寸进一步细化,钢板的屈服强度、屈强比明显升高,抗拉强度变化不大,断后伸长率降低。在返红温度为450~500 ℃范围内试验钢具有较低的屈强比和更优异的强韧性匹配。     

微钙钢焊后显微组织中的粒状贝氏体对韧性的影响

研究了焊接热模拟工艺参数t8/5对微钙钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)显微组织和冲击韧度的影响.利用Lepera试剂腐蚀法,采用光学金相显微镜、透射电子显微镜分析了不同t8/5条件下粒状贝氏体中MA组元的形态及分布特征.研究结果表明当冷却速度较快时,M-A组元主要以长条状、呈方向性分布;当冷却速度降低时,M-A组元逐渐变成颗粒状,并失去方向性;当t8/5＝40 s时,韧性较好.     

Microstructure and Mechanical Properties of Intercritical Heat-affected Zone of X80 Pipeline Steel in Simulated In-Service Welding

The intercritical heat-affected zone(ICHAZ) of X80 pipeline steel was simulated by using the Gleeble-3500thermal/mechanical simulator according to the thermal cycle of in-service welding.The microstructures of ICHAZ with different cooling rates were examined,and the hardness,the toughness and corresponding fractography were investigated.Results show that untransformed bainite and ferrite as well as retransformed fine bainite and martensite–austenite(M–A)constituents constitute the microstructure of ICHAZ.The two different morphologies of M–A constituents are stringer and block.Second phase particles which mainly composed of Ti,Nb,C,Fe and Cu coarsened in ICHAZ.Compared with normal welding condition,the toughness of ICHAZ is poor when the cooling time is short under in-service welding condition because of the large area fraction and size of M–A constituents that connect into chains and distribute at the grain boundaries.The Vickers hardness of ICHAZ that decreases with the increase in the cooling time is independent with the area fraction of M–A constituents.     

冷却速度对钒微合金钢的组织和析出相的影响

采用光学显微镜和透射电镜研究了不同冷却速度下钒微合金钢的微观组织和析出相变化规律。结果表明:当冷却速度小于或等于5℃/s时,钢的组织均为铁素体+珠光体,且随着冷却速度的增加,铁素体的晶粒尺寸明显变细。当冷却速度达到10℃/s时,钢的组织变为马氏体+少量铁素体。透射电镜研究显示:平衡态时析出相包含大量弥散分布的尺寸主要为45~100 nm的不规则形V(C,N)相和(V,Ti)(C,N)复合相,当冷却速度小于或等于5℃/s时,析出相数量无明显改变,但颗粒尺寸随冷却速度的增加不断减小;但当冷速达到10℃/s时,析出相的数量显著下降,尺寸变小。对含钒微合金钢而言,调整适当的冷却速度,不仅可以细化铁素体晶粒,还可以提高析出强化效果,从而提高钢材的强韧性。     

Continuous cooling transformation behavior and impact toughness in heat-affected zone of Nb-containing fire-resistant steel

Simulated heat-affected zone continuous cooling transformation diagram was developed for advanced fireresistant steel. Over a wide range of cooling rates, corresponding to t_8/5 from 6 s to 150 s, granular bainite was the dominant transformation constituent, while the morphology of less dominant martensite-austenite (M-A) constituent changed from film-like to block-type constituent; but the hardness remained similar to the average value of 190-205 HV (0.2). The start and finish transformation temperature was high at 700 °C and 500 °C, and is different from the conventional high strength low alloy steels. It is believed that the high-content (0.09 wt%) of Nb may promote bainite transformation at relatively high temperatures. Martenistic matrix was not observed at high cooling rate and the film-like M-A constituent and blocky M-A constituent with thin film of retained austenite and lath martensite were observed on slow cooling. Excellent impact toughness was obtained in the heat-affected zone with 15-75 kJ/cm welding heat input.