DH36钢水下摩擦柱塞焊缺陷及力学性能

对DH36结构钢进行25 mm孔深水下摩擦柱塞焊工艺试验,焊后分析和测试了接头的宏观形貌、焊接缺陷、显微硬度、拉伸以及冲击性能。研究结果表明,水下摩擦柱塞焊在塞孔底端拐角处容易出现未焊合缺陷。通过优化塞孔塞棒形状、焊接参数可以获得无缺陷水下焊接接头;接头硬度沿着塞孔横向呈典型的"M"形分布,焊缝发生明显的硬化倾向,最高硬度可达410 HV;水下焊接接头的抗拉强度最高可达母材的96%,-20℃冲击吸收功可达62 J。     

超高强度钢35CrMnSi惯性摩擦焊接头组织与性能

对35CrMnSi超高强度钢进行了惯性摩擦焊试验研究,对热处理前后焊接接头组织、显微硬度进行分析测试,并对热处理后焊接接头进行了拉伸性能、冲击性能及拉伸断口分析。结果表明:焊后接头焊缝组织为板条马氏体与残余奥氏体,热力影响区组织为细小的马氏体、索氏体、珠光体和铁素体混合组织;热处理后焊缝组织为回火马氏体与少量铁素体;摩擦焊接头焊缝区的硬度高于热力影响区和母材,热处理后焊接接头硬度趋于一致,焊接接头抗拉强度大于1 890 MPa,断后伸长率大于7. 5%,焊缝区拉伸断口为混合断口;焊接接头冲击吸收能量大于18. 5J。     

厚板铜镍合金电子束焊的接头组织与力学性能

采用真空电子束焊接实现了船用厚板铜镍合金的优质可靠连接,焊后对接头组织、显微硬度、拉伸性能和冲击性能进行了测试研究。研究结果表明,焊缝为粗大的枝晶组织,热影响区为晶粒大小不等的孪晶组织,靠近焊缝处晶粒有异常长大;接头显微硬度最高值为HV0.2122,出现在热影响区;焊接接头最大抗拉强度达到342 MPa,与母材等强,拉伸试样均在母材断裂,拉伸断口分布大小不一的韧窝,呈明显的韧性断裂特性;焊缝最高冲击吸收功达到160 J,高于母材的,热影响区最低冲击吸收功121 J,略低于母材的。     

X52管线钢摩擦塞焊工艺与接头组织性能

在自主设计研制的摩擦叠焊系统上对X52管线钢进行了摩擦塞焊工艺试验。观察和测试了接头的微观组织和力学性能。结果表明,摩擦塞焊工艺获得的接头强度比母材高,拉伸断口全部位于远离焊缝的母材;随着离焊缝中心距离的减少,硬度值逐渐增加,在焊缝中心附近达到最大260HV;焊缝中心0℃冲击功为109J,略低于结合界面处的119J。与母材290J的冲击功实测值相比,接头韧性降低的原因是由于焊接热循环过程中在焊缝及热影响区产生了粗大的贝氏体等组织。     

DH36高强钢K-TIG焊工艺及接头组织与性能

对高强度船体结构钢DH36钢板进行了K-TIG焊工艺试验研究,对接头微观组织、显微硬度、抗拉强度及焊缝中心冲击吸收功进行了观察与测试,对冲击断口进行了扫描电镜观察。结果表明：采用优化K-TIG焊工艺可不开坡口单道次实现10 mm厚DH36高强钢的单面焊双面成形。焊缝区有明显硬化,最大硬度HV₁₀197,位于焊缝中心,接头抗拉强度高于母材的。大焊接电流导致焊缝中下部原奥氏体晶粒粗化严重,焊缝中心冲击韧性与母材的相比显著降低。     

2219-T87铝合金拉锻式摩擦塞补焊接头组织及性能

对6 mm厚的2219-T87铝合金板进行了拉锻式摩擦塞补焊试验,对焊接接头的微观组织、显微硬度、抗拉强度及拉伸断口进行了观察与测试. 结果表明,采用优化的摩擦塞补焊工艺可实现2219-T87铝合金母材和2219-T87铝合金塞棒的冶金连接. 拉锻式摩擦塞补焊过程中,塞棒承受拉应力,应优化接头设计和焊接工艺参数从而防止塞棒被拉断. 未焊合是接头的主要缺陷,易出现在接头的近上表面处. 焊缝区发生明显软化,最低硬度出现在靠近连接界面的塞棒热力影响区,最低值为84.4 HV. 接头的抗拉强度可达326.4 MPa,断后伸长率可达4.45%,抗拉强度和断后伸长率分别为母材的71.7%和44.5%,拉伸断口呈韧窝形貌.     

液压支架结构用Q550低合金高强度钢常温下的焊接

对液压支架用Q550低合金高强度钢常温下焊接工艺进行了研究.进行了焊接接头的拉伸、弯曲、低温冲击试验,并对其冲击断口及显微组织进行了观察.结果表明,采用低氢型渣系的低合金高强钢药芯焊丝PK-YJ707A焊接后,焊接接头的屈服强度于母材等强度;冲击吸收功Akv值在-20℃时达到107J,在-40℃时达到80J;焊接接头弯曲后无裂纹或裂纹小于3mm.力学性能均符合Q550低合金高强度钢的要求.表明合理的焊接工艺、合适的焊接材料可以取消焊前预热.     

焊后热处理对T91钢TLP连接接头组织与力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜对热处理前后T91钢管TLP连接接头的组织、主要元素分布、拉伸断口形貌进行分析;利用电子万能力学试验机、夏比摆锤冲击试验机、显微硬度计对接头热处理前后的力学性能进行测定及分析。结果表明,焊态下,T91钢焊缝金属为未充分扩散的中间层,显微硬度较高,约为348 HV0.5;母材为马氏体+残留奥氏体。经焊后热处理,焊缝与母材组织相似,均为回火马氏体;焊缝硬度值与母材区相近,约为223 HV0.5;另外,焊后热处理接头室温抗拉强度及冲击吸收能量增大,分别为660 MPa和52 J;180°弯曲试验试样完好。焊后热处理前T91钢焊接接头室温拉伸断口形貌为河流花样及扇形花样,属于脆性断裂,经热处理后T91钢焊接接头室温拉伸断口形貌为等轴韧窝,为韧性断裂。     

调质处理对RAFM钢HIP焊接接头组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计和拉伸试验等研究了调质处理对RAFM钢HIP焊接接头组织及性能的影响.结果 表明:RAFM钢经100 MPa和140 MPa热等静压扩散焊后,界面结合较好,焊接接头处有大量的析出物产生,焊接接头组织内存在大量的位错,显著提高了焊接接头的强度以及显微硬度,但是冲击吸收能量非常低.调质处理后,焊接接头界面的析出物分解消失,抗拉强度和硬度基本上恢复到母材状态,冲击吸收能量无明显变化,还是远低于母材.     

1420铝锂合金搅拌摩擦焊接力学性能

针对厚度为2.8 mm的1420铝锂合金进行搅拌摩擦焊接研究,了解搅拌摩擦焊工艺参数对接头组织和性能影响.结果表明,在优化焊接参数条件下,1420铝锂合金的搅拌摩擦焊接头抗拉强度和断后伸长率均能够达到母材的90%,并且较大的焊接热输入有利于进一步提高搅拌摩擦焊接头的强度系数.通过拉伸断口扫描及显微硬度观察,1420铝锂合金搅拌摩擦焊接头拉伸断口主要为准解理和韧窝断裂的复合断口,对比各个区域的显微硬度,焊缝区域硬度高于母材,且后退侧热力影响区硬度最高,而且搅拌摩擦焊接头中存在典型的"S"线特征.     

Incoloy 825镍基高温合金电子束焊工艺及接头组织与力学性能分析

采用电子束焊,对空冷器管箱Incoloy 825镍基高温合金进行对接焊试验. 通过对焊接接头的组织观察,并结合拉伸力学性能以及接头的冲击韧性等试验,分析镍基高温合金电子束焊接头的组织和力学性能. 结果表明, 采用电子束焊焊接镍基高温合金可以得到良好的焊接接头,焊缝区组织由大片等轴晶和少量柱状晶组成;焊缝区没有出现明显的元素烧损现象;焊缝、热影响区硬度达到母材硬度值;焊缝接头抗拉强度达到600 MPa,接近母材抗拉强度,接头断裂形式为韧性断裂;焊缝和热影响区的冲击吸收能量高于母材区,其中焊缝区的冲击吸收能量达到了262 J,冲击断口形貌为韧窝状.     

水下湿法自保护药芯焊丝

开发了一种新型水下湿法自保护药芯焊丝,采用模拟压力舱以及自动焊接系统,在30米模拟水深的条件下进行了焊接试验,焊接结果表明焊接过程稳定,成形良好.按照美国焊接协会水下焊接标准（ANSI/AWS D3.6 1999）对获得的焊接接头的抗拉性能、弯曲性能、硬度以及冲击韧性等进行了研究.拉伸试验试件断裂位置位于母材区,弯曲试验试件弯曲180°没有发生断裂,并无明显裂纹产生,0℃冲击韧性达到30.25J/cm2.研究结果表明,自主研发的水下湿法自保护药芯焊丝可满足CCSE36等级钢的水下30米水深的焊接性能要求.     

ULCB钢电子束穿透焊组织与性能

为了进一步探索ULCB钢的焊接性能,采用真空电子束穿透焊不同束流强度对14 mm钢板对接接头进行了焊接,通过焊缝形貌比较,束流强度为100 mA时,接头焊缝成形最好,选取该接头做了拉伸、硬度、冲击试验及金相组织分析.结果表明,拉伸试样的断裂区域在母材区,抗拉强度为761 MPa、屈服强度为669 MPa,硬度范围在270~330 HV;冲击试样的断裂区域在热影响区,焊缝区平均冲击功为288 J,热影响区平均冲击功为273 J;接头显微组织中,焊缝区和热影响区产生了α'马氏体相,使焊缝区和热影响区产生相变强化,导致焊接接头的强度和硬度均高于母材.     

高铌X80管道不同强度匹配环焊接头性能及应变演化

为探究管道环焊缝断裂失效机理,测试了两种不同强度匹配的高铌X80环焊缝接头的组织和性能,并借助数字图像相关法(digital image correlation,DIC)观测了焊接接头在拉伸载荷下的应变行为.结果表明,低强匹配和高强匹配的高铌X80管道环焊接头均具有较好的冲击韧性,二者的夏比冲击吸收能量平均值相当,热影...     

Microstructure and Failure Analysis of Flash Butt Welded HSLA 590CL Steel Joints in Wheel Rims

The aim of the present investigation was to evaluate the microstructures, mechanical properties and failure behavior of flash butt welded high strength low alloy 590CL steel joints. Acicular ferrite, Widmanstatten ferrite and granular bainite were observed in the weld. The micro-hardness values of the welded joints varied between 250 HV and 310 HV. The tensile strength of the welded joints met the strength standard of the wheel steel. The Charpy V-notch impact absorbing energy of the welded joints was higher than the base metal, and the impact fracture of the welded joints was composed of shearing and equiaxed dimples. The fracture mode of the wheel rim in the flaring and expanding process was brittle fracture and ductile fracture, respectively. A limited deviation was found in the terminal of the crack for the wheel in the flaring process. A transition from the weld to the Heat Affected Zone was observed for the wheel in the expanding process.     

Investigation of the residual stress distribution in repairs in H13 steel by friction hydro pillar processing

ABSTRACT

The distribution of residual stresses (RS) in repairs generated by Friction Hydro-Pillar Processing (FHPP) in AISI H13 was investigated. Three axial force levels, with consequent different deposition rates, were applied to replicate possible repaired conditions. The contour (CM) and X-ray diffraction (XRD) methods were employed for RS analysis in samples that were also evaluated through metallography, microhardness analysis, micro-tensile and Charpy testing. CM produced 2D maps of the RS in the joints, showing symmetrical distributions around the welded rod for all welded conditions. Other common features for all conditions were the maximum level of compressive RS, which was found in the TMAZ of the rod, and the maximum tensile residual stress, which was found near the HAZ of the base block. There was good agreement between the RS measurement techniques. Mechanical tests show similar tensile resistance for all conditions and an apparent increase in toughness at higher force levels.     

钛及钛合金焊接接头的组织、性能和断裂特性

研究了钛及钛合金经钨极氩弧焊焊接接头的显微组织、力学性能和冲击断裂特征。焊缝区的显微组织为片状或针状α组织,接头强度可达到基材水平,并有较高的塑性和韧性,冲击断裂特征主要是塑性断裂。     

加载速率对结构钢力学性能和断裂韧度的影响

在常温下进行了常用建筑结构钢(16Mn和Q235B钢)动态拉伸和动态断裂韧度试验。试验结果表明，材料在动载下无论是屈服强度还是抗拉强度均有一定的提高，塑性有了一定的降低；由于缺口尖端区域温度的升高，常温下动载对于16Mn钢母材和焊缝的断裂韧度是有利的；Q235B钢常温下，焊缝的断裂韧度值较低，且动载对母材的断裂韧度影响较大，和静载相比动载下断裂韧度值降低了4倍有余，可以看出，Q235B钢的抗震性能较差。通过研究发现，对于低韧度水平的材料，研究动载下结构的断裂行为时．材料的强度也应该作为一个考虑因素。     

海工用厚钢板S355G10+N焊接接头CTOD韧性与微观性能

为了研究大厚度高强海工用钢板S355G10+N焊接接头的韧性和微观性能,按照BS7448和EN 10225的要求进行了CTOD试验和夏比冲击试验并在扫描电镜(SEM)下进行了微观性能分析.结果表明:(1)所有试样试验结果均符合规范要求;(2)夏比冲击能在焊缝位置(WP)和熔合线位置(FL)的分布规律与CTOD值相同,即正相关;在熔合线向母材+2mm (FL+2)位置二者则有相反的分布,这与已有的研究不同;(3)试样S3554焊缝中出现的珠光体和上贝氏体可能是韧性相对较低的原因;(4)对比S35510微观断口中出现的空洞和准解理,可以推断S3552中出现的韧窝和表现为滑移分离的涟波形貌具有更好的韧性表现;这与试验中CTOD值的分布规律相吻合.     

Friction stir welding of 6 mm thick carbon steel underwater and in air

Abstract

This study compared the mechanical and microstructural properties produced during friction stir welding of S275 structural steel in air and underwater. Post-weld tests assessed the tensile strength, microhardness, distortion, Charpy impact toughness and fatigue performance in each case. The study showed that there was no significant difference in the strength, hardness or fatigue life of the air and underwater specimens. However, Charpy impact toughness was shown to decrease for the underwater specimens and was attributed to the presence of a slightly less angular grain structure than the samples welded in air. Reduced angular and longitudinal distortion was observed in the underwater welded plate compared to the plate welded in air.