旋转速度对高强度钢Q&P980搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

为了促进高强度钢在汽车领域的应用,解决高强度钢在采用常规熔化焊进行焊接时出现的问题,利用搅拌摩擦焊接技术对1. 2 mm厚的高强度钢QP980进行焊接试验,并利用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、万能试验机和显微硬度计等手段研究旋转速度对高强度钢QP980搅拌摩擦焊接头的微观组织和力学性能的影响。研究发现,在不同旋转速度下均获得了没有缺陷的焊缝,接头组织呈典型的"碗状"组织形貌。旋转速度为200 r/min时,接头搅拌区组织仍为马氏体与铁素体组织,但晶粒尺寸相比母材明显细化且马氏体含量相比母材增多。随着旋转速度的提高,马氏体含量会继续增多,旋转速度为400 r/min时搅拌区组织基本全部为马氏体组织,旋转速度为600 r/min时搅拌区组织为马氏体和贝氏体的混合组织。接头显微硬度结果显示,搅拌区的硬度明显高于母材,搅拌区与母材之间存在一个软化区。旋转速度为400 r/min时,接头抗拉强度最高,达到1 070MPa,为母材的99%,基本等同于母材的抗拉强度;接头的断后伸长率为11. 2%,达到母材的50%。旋转速度为200 r/min时,接头断裂于搅拌区,其他旋转速度下接头均断裂于软化区,断裂于软化区的断口形貌呈现韧性断裂特征。     

铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能分析

目的 研究7020铝合金搅拌摩擦焊(FSW)的结构和机械性能。方法 采用搅拌摩擦焊对铝板进行对接焊试验,具体形式为单面焊双面成型。采用拉伸机和显微维氏硬度仪对试样进行力学性能测试;利用蔡司金相、光谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪研究母材和焊接接头的微观组织。结果 在硬度上,母材>热影响区>焊核区,热影响区平均硬度约为94HV,母材平均硬度为99HV,焊核区平均硬度最低为78HV,焊核区出现“S”缺陷,在一定程度上弱化了焊核区性能;7020铝合金搅拌摩擦焊接头的抗拉强度为235 MPa,屈服强度为158 MPa,屈强比为0.67,伸长率为7%,焊接系数可以达到73.8%;母材的抗拉强度为325 MPa,屈服强度为278 MPa,屈强比为0.86,伸长率为25%;焊接接头中心显微组织主要由胞状树枝晶体组成,显微结晶依次呈现为平面晶、胞状晶、树枝状晶、等轴晶;铝合金母材和焊接接头的金属相组成均为α?Al+Mg2Si;焊接接头断口呈现比较明显的韧性断裂特征。结论 铝合金搅拌摩擦焊可以获得性能比较优良的焊接接头,为其他铝合金材料的FSW焊接提供技术参考。     

铝合金与镀锌钢薄板熔钎焊接头组织与力学性能

为了对铝合金和镀锌钢板进行优质高效焊接,采用Fronius冷金属过渡焊接机对锻铝6061和SPCC镀锌钢板进行了熔钎焊实验。焊接实验结果表明可以采用专家系统提供的参数进行焊接获得成型良好的接头;组织分析表明接头界面可以分为边缘富锌区、铝熔化区和铝钢界面反应层三个反应区。能谱分析结果表明边缘富锌区主要组成元素是锌和铝,铝钢之间的反应层主要是Fe2Al5反应相;接头上的缺陷主要有气孔、冷隔和低熔共晶缩孔。力学性能测试结果表明:铝、钢熔钎焊接头强度达到80MPa;Fe2Al5反应相平均硬度HV410,镀锌钢母材的平均显微硬度HV130,铝熔化区的平均显微硬度HV55。     

超高强QP980钢冲压成形性能

目的研究宝钢新一代先进高强钢QP980与第一代先进高强钢DP980的冲压成形性能。方法采用单向拉伸、光学应变分析和帽型拉弯成形等试验方法,分析两种超高强钢在加工硬化、成形极限、拉弯成形侧壁减薄和回弹等性能特性。结果 QP980的伸长率达到21.6%,与DP980钢相比有更高的强塑积,在变形过程中能够维持较高的瞬时n值,进而提高了材料的成形极限。帽型拉弯试验中,在不同的流入距离条件下,QP980钢的侧壁减薄率均低于DP980钢。在不同压边力条件下,QP980(厚度1.0 mm)材料的回弹量大于DP980(厚度1.2 mm)材料。结论 QP980在梁型件成形过程中具有优良的抗减薄特性,采用QP980钢进行冲压成形时应考虑比同级别DP980钢更大的回弹补偿量,或者采用更大变形量的工艺设计。     

不同强度级别双相不锈钢激光焊接头的组织与力学性能

目的 为了合理制定不同强度等级DP钢同种和异种接头的激光焊接工艺,研究激光焊接工艺对接头组织性能的影响。方法 采用SEM、硬度试验、拉伸试验等手段,研究不同强度等级DP钢同种和异种激光焊接接头的微观组织和力学性能。结果 对于同种DP钢激光焊接,由于接头各个区域经历的热循环不同,因此其马氏体体积分数和形态、含碳量等存在明显差异。在焊缝熔合区,由于冷却速度较高,因此马氏体体积分数较高且为细条状,硬度高于母材硬度。在热影响区,由于马氏体发生了回火分解,因此其硬度值低于母材硬度,且软化的程度和范围大小与DP钢的强度级别相关。软化的热影响区成为接头的薄弱区域,降低了接头的拉伸性能。在异种DP钢激光焊接接头中,焊缝熔合区的硬度也明显高于母材硬度。靠近高强度级别母材侧的热影响区范围更大,软化程度更明显,接头硬度分布不再对称。接头的抗拉强度与低等级DP钢母材的抗拉强度基本一致。结论 激光焊接工艺对不同强度等级DP钢同种和异种接头组织性能的影响存在较大的差异,DP钢强度级别越高,接头或接头对应侧的热影响区软化程度越明显,这在制定焊接工艺以及焊后处理工艺过程中需要予以考虑。     

汽车轮辋用钢搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

目的 为搅拌摩擦焊在轮辋钢的应用提供理论数据。方法 选用厚度为4.5 mm的江铃汽车V362轮辋钢板B380CL,采用不同的焊接参数,获得搅拌摩擦焊接头,对焊缝宏观成形及微观组织进行分析,研究焊接参数对组织的影响;通过进行拉伸试验和硬度测试,分析焊接参数对焊接接头性能的影响;对接头焊缝进行X-Ray无损探伤。结果 当搅拌头旋转速度为950 r/min,焊接速度分别为37.5, 47.5, 60 mm/min时,均能形成焊接接头。焊接速度为47.5 mm/min时,焊缝宏观成形较好,微观组织无缺陷,微观组织为铁素体和珠光体,抗拉强度最高,超过母材;焊接接头各区域微观组织硬度较母材高,伸长率较焊接速度为37.5 mm/min时的接头高。结论 搅拌摩擦焊实现轮辋钢的对接,该研究中旋转速度950 r/min,焊接速度47.5 mm/min为最佳工艺参数,接头抗拉强度超过母材。     

高强钢多道焊接头显微组织及力学性能

研究了10Ni3CrMoV钢以衬垫半自动CO2气体保护焊打底,并以埋弧焊盖面的多道焊焊接接头各个区域显微组织以及力学性能的变化。对20mm厚的对接接头熔合区、母材区和热影响区进行V型缺口冲击试验和硬度测试。结果表明:焊接接头抗拉强度都高于母材,且弯曲试验结果都合格,满足塑性要求;热影响区的冲击功最低而硬度值最大,通过金相分析可知,该区的低冲击功和高硬度是由其铸造组织以及在晶界出现的第二相所导致的。     

铜/钢爆炸焊接头界面组织及力学性能研究

为了揭示铜/钢爆炸焊接的结合机理,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和纳米压痕仪等对T2纯铜/Q245钢爆炸焊接头结合界面组织和微力学性能进行了分析.结果表明:T2纯铜/Q245钢爆炸复合板结合界面呈现较规则的正弦波形,界面结合良好,界面处原子发生强烈扩散,形成了过饱和铜钢固溶体;界面不同区域固溶体微力学性能不同,纳米硬度在2.02~3.08 GPa,弹性模量在129.6~172.1 GPa;由界面弹性模量分布云图可知,固溶体层连续分布在界面上,由于界面原子扩散程度不同,部分区域的固溶体层厚度很薄,在光镜下很难识别,而在波峰处固溶体则比较明显.固溶体的弹性模量均比铜基体的大,其原子键合强度强于铜基体原子,在一定程度上增强了界面的结合强度,从而使界面的结合强度高于铜基体;爆炸焊接头的拉剪试验断裂位置均位于铜侧,也证实了界面结合强度高于铜基体的强度。     

钢/铝添加粉末激光焊接头界面组织与性能

基于密度泛函理论的第一性原理,利用层技术构建钢/铝激光焊接的Fe/Al界面模型,研究金属原子X(X=Sn,Sr,Zr,Ce,La)置换Fe/Al界面模型中Fe(Al)原子的合金形成热及其体系电子结构。结果表明:Sn,Sr,Ce优先置换Fe/Al界面处的Al原子,而La,Zr优先置换Fe/Al界面处的Fe原子,合金化促进Fe/Al界面电子在不同轨道之间的转移,增强Fe-Al的离子键性能,提高Fe/Al界面结合能力,改善Fe/Al界面的脆性断裂,其中Sn的合金化效果最显著。在此基础上,进行1.4mm厚DC51D+ZF镀锌钢和1.2mm厚6016铝合金试件添加Sn,Zr粉的激光搭接焊实验,结果显示:添加粉末可促进焊接熔池的流动性,改变接头界面成分和显微组织,添加Sn粉激光焊钢/铝接头的抗拉强度327.41MPa,伸长率22.93%,较添加Zr粉和未添加粉末有了明显提高。     

TWIP钢激光拼焊板的力学性能及微观组织分析

为评价TWIP钢的焊接性能,对1.2 mm厚的Fe-Mn-C系TWIP钢进行了激光拼焊实验,用线扫描分析了锰元素的分布,对拼焊板进行了拉伸试验,用扫描电镜观察了拉伸断口形貌,采用背散射电子分析技术分析了拉伸前后的组织变化及孪晶形成,测试了维氏硬度的分布曲线.实验结果表明:焊缝区未发生Mn元素的挥发,室温下为显著的柱状枝晶铸态组织;断裂发生在存在气孔等微小缺陷的焊缝区,拼焊板强度与母材接近,韧性显著降低;拉伸过程中有大量的形变孪晶形成,拉伸前后均为全奥氏体组织.     

S355钢焊接接头的组织与力学性能

通过拉伸、冲击和金相检验等试验方法对S355钢半自动气体保护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JM-56焊丝对S355钢进行焊接时,接头具有较好的抗剪强度和低温冲击韧性;焊缝组织主要为先共析铁素体、针状铁素体、少量珠光体和粒状贝氏体.熔合区、过热区主要为先共析铁素体及较多的珠光体和一定量的粒状贝氏体.     

30OM钢微观亚组织单元尺寸与力学性能

一、前言 低合金结构钢的力学性能受相转变产物的控制。许多研究表明,具有板条马氏体和贝氏体混合组织的结构钢,其强度和韧性受晶粒尺寸的影响。Hall—petch公式表明了它们之间的关系。最近的研究已涉及到各微观组织的几何尺寸对性能的影响,如马氏体束尺寸是控制钢力学性能的主要微观组织参数,马氏体板条平均参数与屈服强度有倒数关系,马氏体束尺寸和马氏体板条宽度的减小会同时产生强度和韧性的提高。分布于马氏体中的下贝氏体呈针状分布,分割原奥氏体晶粒,与回火马氏体一起提供较好的强韧性。贝氏体的形状、尺寸及其分布对力学性能的影响要比马氏体和贝氏体强度差别所造成的影响大等。研究结果表明,组织对力学性能的影响是很复杂的。对具有混合组织的钢而言,各组织单元的尺寸、分布等均对材料的力学性能发生影响。 300M钢是目前广泛用于制造飞机起落架的一种中碳低合金超高强度钢,有关热处理与组织、性能等关系都已有报道,但是,对300M钢淬火、回火中各微观组织的几何参数及其影响却研究很少,本文探讨了     

不同强度301L冷轧板激光对焊接头的组织和力学性能

研究了4级强度亚稳态奥氏体不锈钢301L-DLT、301L-ST、301L-MT和301L-HT冷轧薄板激光对焊接头的凝固组织和拉伸性能。激光焊缝以初始铁素体FA模式凝固,热裂敏感性较小;焊缝由垂直熔合线向内生长的柱状晶组成,没有中心等轴晶粒区。焊缝组织中有奥氏体和板条状、骨架状和蠕虫状铁素体,无杂质、热裂纹和析出相。一次铁素体枝晶臂的平均间距约为17.5 μm,平均铁素体量为5.7%(体积分数)。焊缝的硬度为208~241HV,低于301L-ST、301L-MT和301L-HT板材的硬度。301L-DLT和301L-ST板激光焊件的拉伸断裂位置在母材内,301L-MT和301L-HT板焊件的断裂位置在焊缝内,焊缝金属的断裂强度为886 MPa和921 MPa。301L-HT板焊件的塑性较低,其余三种强度冷轧板激光焊件的拉伸性能都达到了JIS G 4305标准中相应强度冷轧301L板材的力学性能。     

激光冲击强化对300M钢微观组织和力学性能的影响

采用激光冲击强化(LSP)技术在300M钢表层制备梯度纳米结构,并借助三维表面形貌仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪及拉伸试验机对300M钢不同脉冲能量LSP处理后的微观组织演变和力学性能变化进行表征。结果表明,300M钢经LSP处理后表层形成梯度纳米结构,随着脉冲能量的增加,表层晶粒尺寸从15 nm(3J)细化至10 nm(7J)左右,晶粒出现非晶化;同时,次表层组织中形成了大量位错缠结及形变孪晶等亚结构缺陷,且随着脉冲能量的增加位错密度急剧增高,同时形变孪晶数量也随之增多。LSP后300M钢表层纳米压痕硬度得到显著提高,且随着脉冲能量的增加而增加;强度和塑性得到一定程度的改善,断口形貌由典型的韧性断裂转变为韧-脆混合型断裂。     

10钢/35CrMnSi径向摩擦焊接头的力学性能及组织特征

目的 研究10钢/35CrMnSi惯性径向摩擦焊接头的力学性能和组织特征。方法 通过对10钢/35CrMnSi进行惯性径向摩擦焊接试验,采用OM、超声检测、万能材料试验机及显微硬度仪对接头的微观组织及力学性能进行表征。结果 10钢/35CrMnSi惯性径向摩擦焊接头焊合区内未发现裂纹、夹渣、未熔合等焊接缺陷,焊合率100%;接头显微硬度分布呈现出中间高两头低的特征,平均剪切强度达520 MPa,略高于10钢母材;焊接界面为明显的“锯齿状”咬和,35CrMnSi侧的热影响区由细小马氏体和少量贝氏体组织,10钢侧形成了一层具有明显金属流线的塑性变形层,靠近焊接界面的塑性变形层为厚度约150 μm的细晶区,其组织为少量马氏体和铁素体。结论 采用惯性径向摩擦焊技术实现了10钢/35CrMnSi异种金属的高强连接。     

退火处理对异种钢激光焊接头组织及性能的影响

目的 通过研究相同时间不同退火温度下304/Q345激光焊接头的组织和性能,得到优化后的退火处理制度,为制定异种钢激光焊退火工艺提供一定的理论指导和技术支撑。方法 基于前期大量试验,在激光功率和离焦量不变的情况下,调节焊接速度由15 mm/s到35 mm/s,通过改变焊接速度获得性能优异的焊接接头。由于异种钢物理化学性能差异较大,接头组织不均匀,因此还需对激光焊接头进行退火处理。结果 焊缝区显微组织由板条马氏体与残余奥氏体组成,Q345低碳钢热影响区显微组织为多面体状铁素体与黑色珠光体,其中铁素体含量更多,304奥氏体不锈钢热影响区在奥氏体晶界上析出了铁素体。不同退火温度下碳元素均由Q345低碳钢侧向焊缝迁移,在Q345低碳钢侧形成脱碳层,在焊缝中形成黑色条带状增碳层。随着退火处理温度的升高,峰值温度升高,高温停留时间变长,碳迁移强度随之增加,黑色条带状区域增碳层宽度增大。拉伸性能测试结果表明,试样均断裂于Q345母材一侧,且断口存在韧窝,属于典型韧性断裂。此外,焊缝区硬度(390HV左右)最高,热影响区硬度(300HV)次之,母材的硬度(130HV左右)最低。结论 在给定试验参数范围内,优化后的最佳退火工艺参数为550 ℃-1.5 h。     

Ti40阻燃钛合金电子束焊接头组织与力学性能

采用不同工艺参数对2 mm厚Ti40阻燃钛合金进行电子束焊接(EBW),通过金相分析、电子探针(EPMA)、室温拉伸以及显微硬度测试对Ti40阻燃钛合金电子束焊接接头的显微组织和力学性能进行分析.结果表明,焊缝中分布着晶粒内部有片层状组织析出的β柱状晶和少量等轴β晶粒,熔合线到焊缝中心晶粒逐渐细化,无明显热影响区.接头中易产生气孔、裂纹等缺陷,通过添加直线扫描波形能够有效地控制焊缝气孔缺陷,从而提高接头的强度.添加直线扫描波形电子束焊的Ti40阻燃钛合金的抗拉强度仍可达到917 MPa,断口呈现出脆性断裂与韧性断裂的混合特征,焊缝区的硬度高于母材,其最大值为376HV.     

搅拌摩擦焊接头组织及力学性能的研究进展

介绍了搅拌摩擦焊接原理、焊缝的组织与性能及其力学性能的研究进展.搅拌摩擦焊原理简单、焊缝组织好、性能优异,因而具有广阔的工业应用前景和发展潜力.许多与之相关的理论研究成为该领域研究的热点.     

异种铝合金搅拌摩擦焊接接头的微观组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊方法对4mm厚的5083铝合金与6082铝合金进行了焊接,对焊接接头的微观组织和力学性能进行了分析。结果表明,焊核区由细小的等轴再结晶组织构成,6082铝合金在前进侧的抗拉强度大于5083铝合金在前进侧的抗拉强度,正弯试验与背弯试验角度都达到180°。