屈服强度1 400 MPa级低合金超高强钢的SH-CCT曲线及其粗晶热影响区组织

采用热模拟和显微金相、显微硬度检测等技术研究了1 400 MPa级低合金超高强钢的奥氏体化相变温度、冷却时间t_8/5对其焊接热影响区粗晶区组织和性能的影响。结果表明,试验钢奥氏体化开始温度A_c1为710℃,奥氏体化结束温度A_c3为820℃;随着t_8/5的增大,热影响区粗晶区的组织由全部为板条马氏体转变为粒状贝氏体+板条马氏体的混合组织,再转变为全部粒状贝氏体组织,最终转变为贝氏体+珠光体+铁素体组织;随着t_8/5的增大,显微硬度从500 HV5逐渐降至250 HV5,而试验钢母材硬度值范围为502～523 HV5,因此在t_8/5较大时,即在较大的焊接热输入条件下,1 400 MPa级低合金超高强钢软化现象严重,焊接过程应严格控制焊接热输入。     

低合金耐磨钢的CCT曲线与马氏体相变原位观察

利用Linseis L78 RITA相变仪测定了低合金耐磨钢在不同冷却速率下的膨胀曲线,并结合金相、硬度检验绘制出试验钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线),研究不同冷却速度对该钢组织转变的影响,利用VL2000DX高温激光共聚焦显微镜观察并分析了试验钢的马氏体相变过程。结果表明：试验钢的临界转变点A_c1为766℃,A_c3为825℃;当冷速为0.01～0.1℃/s时,试验钢的显微组织为粒状贝氏体;当冷速达到0.2℃/s时,组织为上贝氏体+少量马氏体。随着冷速增加到0.5℃/s,贝氏体组织几乎全部消失,取而代之的是马氏体组织,并且随着冷速的进一步增加马氏体板条更加明显。原位观察结果表明：马氏体优先在奥氏体晶界处形核,后转变的马氏体在先形成的马氏体界面上形核,两者之间具有一定位向关系。     

Cr3型压铸模具钢4Cr3Mo2V的CCT和TTT曲线

利用DIL805A淬火变形膨胀仪对新型Cr3型热作模具钢4Cr3Mo2V进行过冷奥氏体连续冷却转变和过冷奥氏体等温转变试验,研究了冷却速度对相变组织和硬度的影响,绘制了Cr3钢的CCT曲线和TTT曲线,并与Cr5型4Cr5Mo2V钢的CCT曲线和TTT曲线进行对比。结果表明,Cr3钢的Ms=320℃,Ac₁=795℃,Ac_cm=895℃。当Cr3钢以不同速度连续冷却时,分别出现了珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变。与Cr5钢相比,Cr3钢的CCT曲线左移,淬透性降低。Cr3钢的TTT曲线呈“双C型”,贝氏体转变区的温度范围在320～410℃,珠光体转变区的温度范围在650～750℃,“鼻尖”温度出现在715℃左右,珠光体转变结束所需时间为17 882 s。     

Q390钢焊接CCT曲线的测定

模拟Q390钢焊接工况,利用热膨胀法通过Gleeble1500热模拟机测定Q390钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线).采用光学显微镜、扫描电镜对不同冷却速度下的试样进行显微组织观察及分析,通过对Q390钢连续冷却特性的分析和比较得出Q390钢的SH-CCT曲线.结果表明,SH-CCT曲线分为3个区域,高温区的铁素体+珠光体转变区,中温区内的贝氏体转变区,低温区的马氏体转变区.在0.015～0.1℃/s的冷却速度范围内获得铁素体+珠光体+粒状贝氏体的整合组织;在0.5～1℃/s冷却速度范围内有大量的粒状贝氏体组织生成;当冷却速度大于25℃/s时,有马氏体与残余奥氏体整合组织生成.     

热模拟Q890高强钢焊接过程中组织转变的原位观察

采用高温激光共聚焦显微镜对6 mm厚Q890高强钢板进行了焊接热模拟试验。通过原位观察研究了不同焊接热输入条件下钢板显微组织的形核和核长大过程。结果表明:焊接后在t_8/5为300 s的条件下冷却的钢板奥氏体晶界析出块状铁素体,室温组织为先共析铁素体、粒状贝氏体和少量板条贝氏体;在t_8/5为60 s的条件下冷却的钢板,贝氏体转变从奥氏体晶界开始,室温组织主要为针状铁素体、板条贝氏体和粒状贝氏体;在t_8/5为30 s的条件下冷却的钢板,板条贝氏体呈缠结互锁状,室温组织主要为板条贝氏体和板条马氏体;在t_8/5为15 s的条件下冷却的钢板室温组织为板条马氏体及少量板条贝氏体。通过采用高温激光共聚焦显微镜进行焊接热模拟试验并结合组织转变的原位观察来判定高强钢钢焊接性能是可行的。     

一种稀土高强钢焊接热影响区组织与性能

机械装备的整体性能和寿命随着高强钢的大量使用而大幅提高，但性能薄弱区仍然是焊接热影响区. 应用恰当的处理技术，能生成形态、尺寸和分布有益的稀土夹杂物，在焊接中抑制原奥氏体晶粒长大改善钢的焊接性能. 试验制备了一种0.18%C的稀土高强钢，采用Gleeble-3500热模拟机模拟4种热输入下的热循环过程，采用光学显微镜观察了试验钢的焊接热影响区显微组织转变，用冲击试验机测试了焊接热影响区的冲击吸收能量，测量了不同冷却速度下的原始奥氏体晶粒尺寸的变化. 结果表明，焊接热输入值为25 kJ/cm时，HAZ组织主要为马氏体，晶粒尺寸细小，这时的冲击韧性和硬度值最高. 当焊接热输入值大于50 kJ/cm以上时，钢中生成了上贝氏体和粒状贝氏体，晶粒也逐渐长大，出现了韧性下降和软化. 试验钢的C含量为0.18%，在热循环中焊缝中出现了粗大的马氏体组织，形成淬硬组织，未生成针状铁素体组织.     

含铜时效钢焊接粗晶区组织转变特征研究

采用Gleeble-3800焊接热模拟机模拟研究了含铜时效钢焊接粗晶区的组织转变规律,测定了SHCCT 曲线,分析研究了冷却速度对其组织形貌、晶粒度和硬度的影响规律.结果表明,冷却速度较快时(t8/5＜15 s),含铜钢的焊接粗晶区组织以板条贝氏体为主,晶粒尺寸相对较小,硬度较高;冷却速度较慢时(t8/5＞40 s),焊接粗晶区的组织主要由粒状贝氏体构成,原始奥氏体晶粒尺寸粗大,同时在铁素体基体上分布着较多大尺寸的M-A岛,M-A岛的形成导致焊接粗晶区的低温韧性严重恶化.     

V - N钢焊接粗晶区的组织和韧性研究

在不同焊接工艺下对V钢、V—N钢和V—Ti—N钢三种钢的焊接粗晶热影响区的组织和韧性进行了研究。利用Gleeble3500模拟粗晶区的焊接过程，将锻后试样重新加热到峰值温度1350℃后给以不同的热输入量并以相应的t8/5冷却速度进行冷却。结果表明热输入量高时容易得到粒状贝氏体和晶界上的侧板条铁素体组织。随着热输入的降低会出现大量的多边形铁素体和晶界铁素体，并且明显长大。对于含氮量较高的V—N钢来说，容易形成马氏体-奥氏体岛，这种组织降低了粗晶区的韧性。在高氮的情况下添加另一种微合金化元素Ti，钛可以提高HAZ的相变温度，使铁素体和贝氏体连续冷却转变曲线的鼻点左移，细化奥氏体晶粒，促进铁素体和贝氏体的形核，改善粗晶区的韧性。     

4330M钢连续冷却过程中的组织转变特征

采用Gleeble-3500热模拟试验机对4330M钢进行连续冷却转变试验,研究了冷却速率在0.8~10 ℃/s范围内连续冷却过程中组织结构转变特征。采用热膨胀、硬度测试及彩色金相等试验测定4330M钢的连续冷却转变(CCT)曲线。结果表明,4330M钢在冷却过程中存在铁素体、贝氏体和马氏体相变区,没有珠光体相变区。随着冷却速率的增加,过冷奥氏体依次分解为铁素体+粒状贝氏体、粒状贝氏体+下贝氏体+马氏体和完全马氏体,马氏体的临界冷却速率约为3 ℃/s。下贝氏体中铁素体和渗碳体的取向关系为(110)_α//(102)_Fe3C和[111]_α//[201]_Fe3C。结合维氏硬度试验与彩色金相定量分析,建立了4330M钢硬度-体积分数模型HBW=-0.07-4.69f_F+4.02f_GB+4.63f_LB+4.82f_M。     

正火处理对贝氏体钢辙叉铝热焊接头性能和组织的影响

利用Gleeble-3500试验机模拟了贝氏体钢辙叉铝热焊热影响区各位置的热循环过程,研究了焊后正火工艺对热影响区性能与组织的影响. 热模拟结果表明,铝热焊后对接头进行900 ℃的正火处理,可以使焊接热影响区重新转变为贝氏体组织,提高了冲击韧性并改善硬度分布均匀性,强度值也达到或接近母材水平. 根据热模拟试验结果,对贝氏体钢辙叉和U75V钢轨进行了实际的铝热焊接. 结果表明,900 ℃火焰加热正火处理后,焊缝及热影响区软化区的硬度和抗拉强度值均有明显提高,这对提高焊接接头的使用寿命有重要作用.     

X90���߸�SHCCT���ߵIJⶨ�����

为了弄清t8/5对X90管线钢焊接热影响区组织和硬度的影响,利用Gleeble-3500热模拟试验机对该钢焊接热影响区在t8/5=10~300s下的热循环过程进行了模拟;结合热膨胀法和金相法建立了SHCCT曲线;针对各模拟样品,采用光学显微镜和透射电镜观察了显微组织,测定了维氏硬度HV0.3。结果表明:随着t8/5的减小,试验钢焊接热影响区相变开始和结束的温度降低,粒状贝氏体数量减少,板条贝氏体数量增多,原奥氏体晶粒和贝氏体铁素体细化,使该区域的硬度值升高。该钢环焊的t8/5宜控制在10~20s。     

MICROSTRUCTURE TRANSFORMATION IN THE WELDING HEAT AFFECTED ZONE OF 800MPa GRADE ULTRA FINE STRUCTURED STEEL

The transformation behavior and microstructure development in the heat affected zone (HAZ) of 800MPa grade ultra fine structured steel was investigated. It was found that the HAZ has intermediate temperature transformation characteristics in a wide range of cooling rates, with the bainite sheaves consisting of bainite ferrite plates without carbide precipitation and retained austenite in the .fast cooling regime. At relatively high cooling rates, which corresponded to low heat inputs, the hardness o.f the simulated HAZ was above that of the base metal. When the cooling rate was below 9℃/s, the welding HAZ would have an obvious softening. The analysis of transformation rates in continuous cooling processes was completed by numerical differential method. The result indicated that the microstructure transformation rate o.f the HAZ in 800MPa grade ultra fine structured steel changed sharply to slow speeds when the cooling time t8/5 is longer than 7s.     

TiNbV微合金钢焊接接头HAZ晶粒长大及相变原位观察

采用激光共聚焦显微镜原位观察方法,研究了大热输入用TiNbV微合金钢在模拟焊接热循环作用下焊接热影响区(HAZ)晶粒长大过程及相变的规律. 热循环过程中加热温度升高至860 ~ 980 ℃时,发生由铁素体和珠光体向奥氏体的转变,1 100 ℃时,奥氏体晶粒开始有明显长大的趋势,1 300 ~ 1 400 ℃时,晶粒以合并长大方式迅速长大;冷却过程中温度降低至1 400 ~ 1 350 ℃时,晶粒以晶界迁移方式缓慢长大,660 ~ 580 ℃时,发生奥氏体迅速向贝氏体转变,焊接HAZ主要由贝氏体与铁素体组成,贝氏体的尺寸是由奥氏体晶粒大小决定的. 热循环高温停留时间延长,奥氏体与贝氏体的形成、终了、转变温度区间均有下降. 结果表明,组织中先共析铁素体含量先降低后增加,贝氏体含量降低,多边形铁素体消失,先共析铁素体含量增加,冷却组织趋于均匀粗大. 焊接过程中,选择合适的高温停留时间可提高组织中IAF的含量,提高力学性能.     

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。     

HSLA钢连续冷却过程的相变与组织研究

在Gleeble—1500热模拟试验机上研究了20SiMn3NiA钢在不同连续冷却条件下相和组织变化,用热膨胀法测定了该钢的连续冷却转变曲线（动态CCT曲线）。研究结果表明,20SiMn3NiA钢中的Mn、Ni、Si等合金元素能有效地阻止铁素体和珠光体的形成,故20SiMn3NiA钢的过冷奥氏体连续冷却转变曲线只有马氏体和贝氏体相变区。当临界冷却速度大于1℃／s时,20SiMn3NiA钢就可以获得板条状马氏体组织,且随着冷却速度的增大,马氏体组织变得越来越细。与静态CCT曲线相比,形变使动态CCT曲线的Ms点升高,奥氏体稳定性降低,形变细化了马氏体和贝氏体组织,使20SiMn3NiA钢在1℃／s的冷却速率下产生较高的强度。     

Austenite to bainite phase transformation in the heat-affected zone of a high strength low alloy steel

The austenite to bainite phase transformation was investigated in a low alloy structural steel after simulated welding heat treatment, by means of light microscopy, electron backscatter diffraction and transmission electron microscopy. Upper bainite packets result from the growth of groups of laths having close crystallographic orientations but highly misoriented habit planes. Self-accommodation of the transformation eigenstrain was evaluated for various bainite configurations using a micromechanical model. The observed pairs of variants seem to help limiting plastic strain in the austenite phase, thus enhancing growth of the bainite phase during cooling.     

A stochastic model for austenite phase formation during arc welding of a low alloy steel

Modeling the microstructure of heat-affected zone (HAZ) in weld area can be useful in predicting mechanical behavior of the weldment. A multi-scale model is proposed to calculate the temperature distribution and to predict the microstructure evolution within the HAZ. Finite difference method was used to develop a computer model for studying the cooling curves during welding, and a stochastic method to analyze the austenite formation and its grain growth in HAZ. The droplet of liquid metal detached from electrode in manual arc metal welding is an important concern in studying the temperature distribution and the austenite grains growth. Both heat content of liquid metal detached from electrode and heat generated by electrical arc were used in calculation of temperature distribution. The stochastic model simulates the austenite phase formation and its growth during welding based on the kinetics of these processes. With this model, it is possible to visualize the topology of austenite phase. This multi-scale model was applied to the welding of low alloy steel. The observed morphology was in good agreement with that predicted by the model.     

Ni-Cr-Mo-B低合金钢模拟焊接热影响区的组织和性能

用Gleeble-3800热模拟机对Ni-Cr-Mo-B低合金高强度钢进行不同焊接热输入条件的下热模拟试验,研究了模拟焊接热影响区的组织和性能,探讨了不同热输入条件(对应不同的t8/5)对钢中微观组织及形态的影响以及组织与低温韧性的关系。结果表明:随着热输入能量的增加,此类钢焊接热影响区的低温韧性呈现先增后降的规律。当以中等焊接热输入施焊,在热影响区形成贝氏体/马氏体复相组织,先形成的贝氏体对原始奥氏体晶粒的分割作用,使后生成的板条马氏体具有更细的板条束,从而获得最佳的低温韧性。而低热输入时形成全马氏体组织,高热输入时获得一定量的粒状贝氏体,两种组织的低温韧性均低于贝氏体/马氏体的复相组织。