BWELDY960Q钢焊接热模拟热影响区组织与性能

采用焊接热模拟技术模拟BWELDY960Q钢焊接热影响区,在不同峰值温度条件下,研究热影响区各区域组织与性能的变化规律. 结果表明,热影响区各微区组织形态不同,粗晶区的组织为板条状马氏体,细晶区的组织为细晶板条马氏体,不完全重结晶区的组织为马氏体、索氏体和铁素体的混合组织,回火区组织为回火索氏体. 峰值温度达到1 200 ℃时,热影响区原始奥氏体晶粒已经开始粗化,并越接近熔合区,晶粒粗化现象越显著. 粗晶区冲击韧性较低,韧性损失为母材的82.17%,不完全重结晶区的冲击韧性损失为母材的46.53%. 模拟焊接热影响区组织比实际焊接热影响区组织更粗大.     

桥梁钢板Q500qE焊接粗晶区相变及接头性能

测试了60 mm厚TMCP桥梁钢板Q500qE模拟焊接粗晶区奥氏体连续冷却相变曲线;使用自动埋弧焊机对试验钢板进行双面多层多道对接焊试验,采用扫描电镜、示波冲击试验、电子背散射衍射等技术,研究了焊接接头的组织与性能.结果表明,随着焊接热输入量的增大,相变温度升高;焊接热输入E≤50 kJ/cm时,焊接接头具有良好的组织与力学性能;粗晶区的组织以板条贝氏体为主,大角度晶界分数为51.8%;焊接接头拉伸断裂位置位于母材,焊缝区及焊接热影响区的显微硬度值均高于母材,未出现焊接软化和粗晶区脆化现象.     

Mn对船板钢大热输入焊接CGHAZ组织性能的影响

采用焊接热模拟的方法研究了Mn元素含量对EH36船板钢焊接粗晶区组织与性能的影响.结果表明,Mn含量对EH36钢大热输入焊接粗晶区的低温韧性存在显著影响.Mn元素含量较高(1.58%)或较低(0.56%)时,粗晶区的低温韧性均差.当Mn含量等于1.20%时粗晶区的低温韧性最高.Mn含量对EH36钢大热输入焊接粗晶区的组织同样存在显著影响.Mn含量较低(0.56%)时,粗晶区的主要组织为粗大的先共析铁素体,其宽度约为30μm;而Mn含量较高(1.58%)时,粗晶区组织则以硬质相M-A岛状组织为主.先共析铁素体和硬质相M-A岛状组织共同决定着船板钢焊接粗晶区的韧性.     

TMCP高强韧F460厚板及焊接接头的组织和性能

阐述了TMCP型F460厚板的生产方法,并使用自动埋弧焊技术对60 mm厚钢板进行双面多层多道次对接焊试验。分析了母板及焊接接头的显微组织,检测了母板及焊接接头的常规力学性能和-10℃下焊接接头的裂纹尖端张开位移(CTOD)性能。结果表明,采用低碳多元微合金化成分设计,配合适当TMCP工艺,使得试制钢板具有良好的组织与力学性能;热输入量为15k J/cm时焊接热影响粗晶区组织主要为板条状贝氏体,热输入量为50 k J/cm时粒状贝氏体增多,大角度晶界减少;焊接接头拉伸断裂位置位于母材,焊缝区显微硬度明显高于母材,未出现焊接软化和粗晶区脆化现象;热输入量为15和50 k J/cm时,熔敷金属和热影响粗晶区的(-10℃) CTOD平均值分别大于0. 623和0. 833 mm,焊接接头具有优良的低温抗开裂性能。     

微合金EH40型船板钢大热输入焊接接头组织和力学性能

通过拉伸、冲击、硬度力学试验和接头微观组织分析,对EH40船板钢大热输入埋弧焊的焊接性和接头性能进行了试验分析.结果表明,以热输入为40 kJ/cm和60 kJ/cm焊接,焊接热影响区粗晶区冲击吸收功值均最低,分别为116 J和80.5 J;焊接接头的强度均高于母材,焊接热影响区均未出现焊接软化区.当焊接热输入为40 kJ/cm时,粗晶区组织主要为板条贝氏体、粒状贝氏体、少量的块状铁素体,而焊接热输入为60 kJ/cm时,板条贝氏体明显减少,块状铁素体增多,并出现少量针状铁素体.Ti,Nb合金元素的碳氮化合物第二相粒子,在大焊接热输入时,很大程度上阻止粗晶区奥氏体晶粒的长大,改善了该区域的冲击性能.     

Q345超细晶粒钢的焊接性能

对7.5 mm厚Q345超细晶粒钢板卷进行了两种焊丝(φ1.2 mm药芯和实芯)3种热输入(4～10 kJ/em)的系列CO2气体保护焊接试验,研究了焊丝和热输入对焊接接头组织和性能的影响.结果表明,热输入为4 ～ 10 k.J/cm的气体保护焊,可得到满足性能要求的焊接接头;热输入为4～6kJ/cm时,焊接接头粗晶区主要由贝氏体和马氏体构成,且药芯焊丝接头粗晶区马氏体含量高于实芯焊丝接头粗晶区,导致了药芯焊丝接头粗晶区较高的硬度;热输人为10 kJ/cm时,焊接接头粗晶区主要由铁素体构成.拉伸试验和硬度试验表明,母材是焊接接头中的薄弱部位.冲击试验结果表明,焊缝区、热影响区冲击性能与母材在同一水平.     

热循环方式对Q690 TMCP钢粗晶区组织和性能的影响

对比了两种热循环(实际焊接与模拟单道次焊接)对Q690 TMCP钢粗晶区组织性能的影响。结果表明:模拟焊接热循环条件下,随热输入增大粗晶区组织分别经历了板条马氏体、回火马氏体、上贝氏体及粒状贝氏体转变,粗晶区冲击功随热输入能量的增大先增大后减小,峰值对应热输入20 kJ·cm-1;相同热输入能量的实际焊接试样粗晶区的冲击功变化趋势与模拟焊接试样相似,但数值均低。分析得出,实际焊接试样粗晶区中新生M-A组元导致了其冲击功相对更低。     

大焊接热输入船板EH40气电立焊接头的组织和性能

研究了40mm厚大焊接热输入船板的单道次气电立焊接头的组织和性能.在焊接热输入达到350 kJ/cm条件下,粗晶热影响区由晶界铁素体和晶内形核铁素体80％～85％(体积分数)构成,其-20℃冲击吸收能量≥98 J;焊缝区由1～3 μm的针状铁素体和少量晶界铁素体和侧板条铁素体构成,其-20℃冲击吸收能量≥60 J.拉伸试验中焊接接头断在母材处,接头抗拉强度≥510 MPa.焊缝处硬度值最高,粗晶区发生部分软化.力学试验结果表明,焊接接头的各项性能均能满足要求.     

6013—T4铝合金薄板搅拌摩擦焊热输入对焊缝成形及组织性能的影响

针对2 mm厚6013—T4铝合金薄板进行了搅拌摩擦焊接工艺试验,用搅拌头旋转速度和焊接速度的比值ω/v表征搅拌摩擦焊的热输入,试验研究了焊接热输入对接头的焊缝成形和力学性能的影响,并分析了接头的显微组织.结果表明,搅拌摩擦焊接头的综合性能较好,抗拉强度和屈服强度分别达到母材的83.3%和75.8%;在不同的搅拌头旋转速度下,随着焊接热输入的增加,接头的屈服强度和抗拉强度降低;ω/v在3 r/mm左右,焊缝成形美观,飞边毛刺少.母材为板条状组织;热影响区晶粒与母材相似,但稍微有粗化;热力影响区的晶粒极不均匀,既有等轴晶,也有拉长的带状组织;焊核区为细小的等轴晶组织.     

07MnNiCrMoVDR钢焊接热影响区性能预测和工艺参数的优化

采用热模拟技术对07MnNiCrMoVDR钢焊接热影响区的组织转变和低温韧性进行了研究.结果表明,粗晶区的低温韧性最差,临界区和临界粗晶区的低温韧性相对较好.在小热输入和较高的预热温度工艺下,能够得到最佳的低温冲击韧性.文中给出了热影响区如上三个局部脆化区的性能预测模型,在相当的工艺参数下对组织性能有一定的预测价值.最后以低温韧性最优解作为目标函数优化了焊接工艺,小热输入和高预热温度是焊接的最佳工艺参数.     

Assessment of the Weldability of EH36 TMCP Shipbuilding Steel Welded by High Heat Input Submerged Arc Welding*

High heat input welding is one of the alternatives adopted by the world’s major shipyards for increasing productivity in operations for joining materials in shipbuilding. However, the thermal cycles generated during welding may cause microstructural transformations that are detrimental to the mechanical properties, mainly toughness in the heat-affected zone (HAZ). The main aim of this study was characterization of the microstructure and assessment of the mechanical properties of the HAZ of EH36 shipbuilding steel produced by controlled rolling followed by accelerated cooling (Thermo Mechanical Control Process (TMCP) – thermo-mechanically controlled process) compared to a steel of the same grade produced by conventional rolling, both welded by the submerged arc process with two levels of heat input: 76 and 130 kJ/cm. It was observed that the presence of a more refined microstructure in the different regions of the HAZ, associated with the smaller grain size of the base metal and the lower carbon equivalent, were the main factors contributing to the excellent toughness of the HAZ of TMCP steel compared to conventional steel. The results achieved show that it is possible to obtain welded joints with excellent mechanical properties and toughness when using TMCP steel for high heat input welding, and its use is a possible strategy for optimizing fabrication times and costs in the shipbuilding industry.     

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。     

Effect of welding heat input on HAZ character in ultra-fine grain steel welding

In this essay, we studied how heat input affected the microstructure, hardness, grain size and heat-affected zone (HAZ) dimension of WCX355 ultra-fine grain steel which was welded respectively by the ultra narrow-gap welding (UNGW) process and the overlaying process with CO2 as protective atmosphere and laser welding process. The experimental results show when the heat input changed from 1.65 kJ/cm to 5.93 kJ/cm, the width of its HAZ ranged from O. 6 mm to 2. 1 ram. The average grain size grew up from 2 ~ 5 pln of base metal to 20～70 um and found no obvious soften phenomenon in overheatedzone. The width of normalized zone was generally wide as 2/3 as that of the whole HAZ, and the grain size in this zone is smaller than that in base metal. Under the circumstance of equal heat input, the HAZ width of UNGW is narrower than that of the laser welding.     

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.     

400MPa级超细晶粒钢的焊接

对超细晶粒钢在焊接热循环作用下晶粒长大和组织、性能变化的规律进行了研究。400MPa级钢由于不存在第Ⅱ相粒子对晶粒长大的钉扎作用,晶粒长大趋势明显,焊接热输入越大,长大程度越严重。无论是焊接热模拟试件还是焊接接头硬度测试均表明HAZ不存在软化问题,接头拉伸试验断在远离热影响区的母材上。HAZ粗晶区有较多的侧板条铁素体,但制品冲击功未显示热影响区的冲机韧性低于母材,尽管试件断口分析说明粗晶区的韧性低于母材。     

Q690C低碳粒贝钢多层MAG焊接头组织与性能

为提高效率、获得理想断裂位置并改善热影响区韧性,对控扎控冷工艺生产的8 mm厚Q690C低碳粒贝钢,选用等强度匹配的焊丝,采用无预热、低热输入(10 kJ/cm以下)三层全自动MAG工艺施焊.结果表明,无裂纹与成形缺陷;拉、弯与冲击性能均合格.焊缝为针状铁素体,韧性优异;仅在较窄的部分相变区(单道约0.2~0.4 mm)因回火而出现软化,但未对抗拉性能形成危害;因热输入低,拉伸断裂位置距焊缝更远;虽然熔合区与粗晶区为粗大平行上贝板条束+M-A组元,出现了硬化,但低热输入的低过热效果与两次后续焊道对贝氏体基体的明显回火作用改善了熔合区在0℃的冲击韧性.     

Ti-23Al-17Nb激光焊接接头的组织性能研究

通过室温和高温拉伸性能测试研究焊后热处理和同步预热对Ti-23Al-17Nb(原子分数,下同)合金CO_2激光焊接接头性能的影响.结果表明,接头室温和高温拉伸性能低,焊后真空热处理提高接头室温和高温拉伸性能,仍低于母材;同步预热接头室温强度和塑性与母材相当,高温强度与焊后热处理效果相当.组织分析显示,焊缝存在两个腐蚀衬度区,组织为B2相,热影响区晶粒由熔合线到母材逐渐细化,焊后热处理和同步预热改变β相基体上α2相的析出.     

FSS/ASS厚壁异种钢“TIG冷焊 + UNGW”组合焊的接头组织与力学性能

为了有效解决铁素体不锈钢的焊接热影响区晶粒易粗化问题，以及奥氏体不锈钢焊接时在接头部分熔合区及其附近热影响区内因易形成蠕虫状δ铁素体而显著降低该区域耐腐蚀性的问题，提出了“TIG冷焊 + UNGW”的组合焊接工艺，并进行了1Cr17/1Cr18Ni9Ti厚壁异种不锈钢的焊接，同时对所得接头的显微组织、力学性能及耐腐蚀性进行了测试与分析. 结果表明，组合焊接头的1Cr17母材热影响区晶粒未发生粗化，并且1Cr18Ni9Ti母材部分熔合区及其附近热影响区内未形成蠕虫状δ铁素体；组合焊接头的抗拉强度优于1Cr17母材，并且1Cr17母材热影响区的冲击吸收能量与1Cr17母材相当；组合焊接头的熔敷层、1Cr18Ni9Ti母材、1Cr17母材、UNGW焊缝区及完整接头的耐腐蚀性呈依次下降的趋势.     

热输入对双光束激光焊接Ti-6Al-4V合金T型接头焊接过程、焊缝成形、组织及力学性能的影响

采用双光束同步激光填丝焊接的方法制备了Ti-6Al-4V合金T型接头,使用高速摄像机拍摄了焊接过程图像并研究了热输入对焊接过程稳定性、焊缝成形、组织及力学性能的影响。试验结果表明,热输入显著影响熔池行为和填丝焊接熔滴过渡,进而影响T型接头焊缝形貌及质量。随着热输入的增加,T型接头组织发生变化,晶粒尺寸变大。热影响区及焊缝处的马氏体使得这2个区域的显微硬度高于母材。另外,沿蒙皮方向及筋条方向的抗拉伸强度随着热输入的增加而增大。由于接头处马氏体增强作用,拉伸断裂均发生于母材处。     

大线能量焊接船体钢的研究

大线能量焊接时由于高温停留时间长、相变冷却速度慢,焊接热影响区奥氏体晶粒急剧长大,得到侧板条铁素体为主的组织,韧性恶化。降低钢中的C含量及碳当量(Ceq)、细化焊接热影响区奥氏体晶粒尺寸以及改善焊接热影响区的组织是发展大线能量焊接用钢的主要技术措施。"氧化物冶金"技术利用钢中细小的氧化物,通过促进晶内针状铁素体形核明显改善焊接热影响区的组织,成为大线能量焊接用钢最有效的技术途径。实验结果表明:Ti-Mg复合处理明显细化钢中氧化物颗粒尺寸,促进了晶内针状铁素体形核,在100～200kJ/cm的大线能量焊接条件下粗晶热影响区得到针状铁素体为主的组织,-20℃冲击功达到350J。