奥氏体化合金元素Mn和Ni对FV520B焊缝组织与力学性能的影响EI北大核心CSCD

采用金相观察及扫描电镜(SEM)等研究了奥氏体化合金元素Mn和Ni对FV520B马氏体不锈钢的焊缝组织及力学性能的影响。结果表明,FV520B不锈钢的焊缝组织以回火马氏体为主,随着合金元素增加,焊缝组织变得更加细小。Mn,Ni元素能够有效提高焊缝中奥氏体的含量。合金元素对焊缝强度的影响较小,但当同时添加Mn,Ni元素时,焊缝抗拉强度和屈服强度得到提高。Mn,Ni元素能够通过提高焊缝奥氏体量改善焊缝的冲击韧度。相对于Mn元素,Ni元素提高焊缝韧性的效果更好。     

FV520(B)马氏体不锈钢匹配自保护药芯焊丝的研制

基于成分与组织匹配设计原则,确定了FV520(B)马氏体不锈钢熔敷金属的合金系。结合焊缝金属合金化原理计算出需要向焊缝中过渡的合金元素种类及含量,设计并制备了FV520(B)马氏体不锈钢匹配用药芯焊丝,试焊后分析了接头性能。结果表明,用所研制的药芯焊丝焊接其接头的力学性能优异,抗拉强度达到911 MPa,屈服强度达到679.3 MPa,冲击功达到99.7J(20℃);焊缝组织主要为回火索氏体和板条马氏体,有少许残余奥氏体和析出碳化物,能与母材实现较好的匹配。     

药皮合金元素对碱性焊条焊缝组织及性能的影响

通过药皮过渡合金元素,设计了四种碱性焊条,并利用焊接试验、金相分析、力学性能及断口扫描测试等方法,研究了药皮中合金元素对碱性焊条焊缝组织及性能的影响。结果表明,随着药皮合金元素含量的升高:试样焊缝组织相变化不大,均以回火索氏体和板条马氏体为主,并伴有少量的残余奥氏体和二次析出相,但组织逐渐由板条状变为细条状,且交错密度增大;焊缝强度变化不大,但冲击韧性大幅度提高,冲击断口的韧窝变得多而深;药皮中合金元素对焊缝组织及性能的影响是一个相辅相成又相互制约的过程,3#焊条合金配比使得碱性焊条焊缝组织和强韧性达到了较好的匹配。     

微量B对440MPa级焊条熔敷金属低温冲击韧性的影响

通过药皮过渡添加B,研究了微量B对440MPa级焊条熔敷金属低温冲击韧性的影响。试验发现,冲击韧性对B含量的变化较敏感,同时当焊缝中Ti含量不同时,B含量的影响也不同。当Ti含量为0.01%~0.04%(w)时,B含量在30×10-6(w)左右时韧性最好;当Ti含量为0.04%~0.07%时,B含量在(40~90)×10-6范围内韧性最好。B含量适中时熔敷金属组织几乎全是均匀细小的针状铁素体,B含量过低组织中出现大量的先共析铁素体,B含量过高则会生成沿原奥氏体晶界分布的粒状贝氏体和上贝氏体。     

9Ni钢组织演变、合金元素配分及增韧机理的研究

为了研究9Ni钢热处理过程中的组织演变和合金元素配分对强韧化的影响,采用QT(Quenching+Tempering)和QLT(Quenching+Lamellarizing+Tempering)工艺对9Ni钢进行了热处理,并详细分析了热处理过程中组织和成分配分的变化规律.结果表明:奥氏体化淬火后存在极少量的残余奥氏体(γR),主要富C和Si.580℃回火1 h时,QT工艺条件下原奥氏体晶界上逆转奥氏体(γ’)能富C、Si、Mn和Ni元素,晶内的γ’中无明显Ni和Mn富集;QLT处理后,合金元素发生了配分,所有富合金元素相中均富集C、Si、Mn和Ni元素.两相区保温后实现增韧归因于:板条马氏体基体的大角度晶界比例增加、晶粒细化;组织结构得到优化;增加了γ’形核点,使得γ’量增加,导致马氏体基体净化程度进一步提高.     

焊缝性能影响因素的研究进展

埋弧焊和氩弧焊的焊缝合金元素及其含量、热输入、晶粒长大、预热温度、冷却速度和峰值温度对焊缝组织与力学性能均有一定的影响。总结了国内外对焊缝组织和力学性能的各种影响因素的相关研究,研究结果表明合金元素(如Mn、Cr、Ni、Mo等)能明显提高焊缝力学性能,每种元素都有合适的添加范围;焊缝接头强度和韧性以及伸长率随热输入的增大而减小;冷却速度的范围是8～12s。通过控制添加合金元素可以有效提高焊缝力学性能并改善焊缝组织,控制合理的热输入范围和冷却速度可提高焊缝的韧性。     

785MPa级焊接接头消应力热处理后韧性研究

研究不同消应力热处理制度后785MPa级气保焊接头的韧性.试验结果表明,冷却速率是影响消应力热处理后焊接接头韧性的关键因素；组织分析表明,消应力热处理后焊缝中晶界偏聚主要是P偏聚,马氏体板条束间存在少量细小的逆转变奥氏体,对改善焊缝的冲击韧性有利.     

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。     

热处理制度对OCr13Ni8Mo2Al钢组织和性能的影响

研究了热处理制度对OCr13Ni8Mo2Al钢微观组织性能的影响。结果表明，含有高密度位错的板条马氏体及与基体共格的细小弥散分布的β-NiAl沉淀析出是该钢具有高强度的主要原因。530℃左右时效强度达到峰值，510℃左右时效冲击韧性处于谷值。时效过程中合金的脆性与残余奥氏体的分解无关。     

ECrNiMo-3焊接X60钢接头组织形貌

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察镍基合金焊缝/X60钢焊接接头微观组织,能谱分析(EDS)测试Cr,Ni,Mo,Fe合金元素在各区域分布,并通过计算获得Mn,C在部分熔化区含量.结果表明:完全混合区为树枝状奥氏体组织,Mo偏析到枝晶间隙.不完全混合区是平面晶形貌,未出现偏析现象,宽度约30μm,在该区内从熔合线到完全混合区,Cr,Ni,Mo含量逐渐增加,X60钢母材Fe含量逐渐降低.部分熔化区是由马氏体基体上镶嵌着大量的第二相粒子构成,仅200nm宽.     

热处理制度对0Cr13Ni8Mo2Al钢组织和性能的影响

研究了热处理制度对0Cr13Ni8Mo2Al钢微观组织和性能的影响.结果表明,含有高密度位错的板条马氏体及与基体共格的细小弥散分布的β-NiAl沉淀析出是该钢具有高强度的主要原因.530℃左右时效强度达到峰值,510℃左右时效冲击韧性处于谷值.时效过程中合金的脆性与残余奥氏体的分解无关.     

X80管线钢药芯焊丝气保护全自动焊焊缝性能研究

本工作研究了X80管线钢在氩弧焊打底、药芯焊丝气保护自动焊接工艺下的金相组织、合金元素、夏比冲击韧性和剪切强度、塑性及微剪切韧性。结果表明,焊缝区域组织较细小,热影响区晶粒大;M-A组元占比34.87%,其中长短轴比大于4的M-A组元占比为3.4%;焊缝中心和热影响区-20℃时的冲击韧性平均值分别为134.7 J和219.7 J;焊缝中心断口为韧性开裂,存在少量解理断裂面,热影响区断口为韧性开裂;焊缝中的Ni、Al元素含量增加,Cr、Si含量降低;环焊缝的上、中、根部的剪切强度和剪切塑性均高于母材,微剪切韧性低于母材,热影响区的剪切强度和剪切塑性低于母材。     

FV520B钢和Q235A钢焊接接头的维氏硬度试验

在没有x-y轴移动装置的HV-120型维氏硬度计上,仅增加简单的辅助工具,成功完成了FV520B马氏体沉淀硬化不锈钢和Q235A钢V型焊缝焊接接头的维氏硬度试验。结果表明:FV520B钢焊接接头的焊缝、熔合线、热影响区以及母材的维氏硬度差别较小,硬度分布比较均匀,焊接质量满意;Q235A钢焊接接头的焊缝、熔合线、热影响区以及母材的维氏硬度差别更小,硬度分布更加均匀,焊接质量更好。该试验方法操作简单、方便实用,可以完成V型焊缝焊接接头的维氏硬度测试,对使用没有x-y轴移动装置的维氏硬度计的企业进行焊缝质量评定具有借鉴作用。     

微合金化对Ti基非晶复合材料的组织和力学性能的影响

采用悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法制备了(Ti0.5Ni0.5-xZrx)80Cu20(x=0,0.02,0.04,0.06和0.08)。通过对Zr的添加量的控制制备具有组织连续梯度的非晶复合材料,研究其组织和力学行为及微量Zr的添加对此非晶复合材料的组织和力学性能的影响。结果表明,凝固过程的温度梯度决定了复合材料的组织梯度,由表及里,主要为非晶相、马氏体相和奥氏体树枝晶相。铸态非晶基体上析出了B2-Ti(Ni,Cu)过冷奥氏体相和B19’-Ti(Ni,Cu)热诱发马氏体相,加载断裂后应力诱发马氏体相变,马氏体衍射峰比铸态增强且马氏体择优取向。随着Zr的不断添加,此系列非晶合金非晶形成能力先提高后降低,奥氏体含量不断下降,相变诱发塑性减弱,从而塑性逐级递减,强度先升高后降低。     

Nb、Ti微合金元素对连铸10MnNiCr钢埋弧焊接头组织与韧性的影响

利用金相显微镜、冲击试验等研究了Nb、Ti微合金元素对连铸10MnNiCr钢埋弧焊焊接接头组织与韧性的影响。结果表明,Nb V Ti钢的焊缝和焊接热影响区比Nb V钢的具有更高的冲击韧性。其中Nb元素易促进侧板条铁素体形成,对韧性不利;Ti元素易使焊缝金属产生针状铁素体,并抑制CG HAZ晶粒粗化,对改善埋弧焊接头韧性有显著作用。     

合金元素在淬火配分钢中的应用研究进展

淬火配分钢作为第三代先进高强汽车钢候选材料之一,兼备低成本、高强度、高塑性等突出优点。与第一代、第二代先进高强钢相比,淬火配分钢更加符合现代汽车轻量化、绿色化与安全化的发展趋势,可用于制造保险杠、碰撞梁与A/B/C柱等强度高且成型复杂的冲压件。其中,合金元素是淬火配分钢的研发基础,近年来通过发挥钢材内合金元素的作用,遵循"多相"、"亚稳"、"多尺度"组织调控理念,使得淬火配分钢在综合性能方面取得了长足的进展。但由于淬火配分钢强度较高(800～1 500 MPa),目前仅宝钢、鞍钢、唐钢等少数国内钢铁企业具备生产能力。受Mn-Si系TRIP钢以及高Si无碳空冷贝氏体钢研发的启示,Speer J G基于高碳/中碳含硅钢实验结果以及热力学与动力学模拟,较全面地揭示了淬火-配分的概念。其难点在于淬火温度及配分时间的选取,即在保证强度的前提下使C配分最大化,以获得最佳马氏体/奥氏体复相组织配比,由此吸引众多研究者对淬火与配分工艺参数进行不断的探索,并发现在配分过程中将不可避免地引起碳化物析出、奥氏体分解,无法实现理想情况下的C完全配分到奥氏体中,导致残余奥氏体含量仅10%左右,限制延伸率进一步增加。若持续增添C又会恶化焊接性能。为解决这一矛盾,国内外研究者相继提出利用C、Mn等合金元素协同配分稳定奥氏体的想法,其中合金元素配分行为及促进其配分的途径成为目前淬火配分钢中奥氏体稳定化的研究焦点。研究者们利用3D-APT或EPMA技术对不同合金元素在铁素体、奥氏体、渗碳体间的配分行为进行表征并取得了丰硕的成果。钢中主流合金元素C、Mn、Si/Al、Cu/Ni在各相间化学势梯度的驱动下进行扩散,其中C、Mn、Cu/Ni原子偏向奥氏体一侧扩散,起稳定奥氏体的作用,而Si/Al向铁素体中配分,抑制渗碳体析出。此外,大量实验也证实了两相区加热及变形可强化合金元素的配分行为。本文简单介绍了淬火配分工艺的特点,阐述了淬火配分钢的增塑机理;并分析了不同合金元素在淬火配分钢中的作用,重点论述了不同合金元素的配分行为;同时根据合金元素的配分特点,详细指出了两种促进合金元素配分的主要途径;最后对合金元素在淬火配分钢中应用的前景进行了展望,为淬火配分钢的产业化发展奠定基础。     

淬火温度对7Ni钢低温力学性能的影响

使用OM、SEM、TEM和XRD等手段观察并表征在不同温度淬火的7Ni钢的组织形貌和逆转奥氏体含量的变化,研究了淬火温度对7Ni钢的低温强度和低温韧性的影响。结果表明:当淬火温度从830℃提高到930℃时钢的低温韧性急剧下降,低温抗拉强度和屈服强度明显降低。同时,随着淬火温度的提高延伸率下降,与低温强度的变化趋势基本一致。在830℃淬火的试验钢,原奥氏体晶粒和马氏体板条束最为细小。而当淬火温度超过830℃时钢中的原奥氏体晶粒和马氏体板条束都显著长大,钢的低温强度和低温韧性随着晶粒尺寸与板条束宽度的增大而下降,粗化的组织对钢的低温强度与低温韧性都有不利的影响。随着淬火温度的提高钢中的逆转奥氏体含量基本上呈下降趋势,在830℃淬火的试验钢中逆转奥氏体含量最高,其低温冲击功也最高。     

前驱体对含Cu低碳钢I&Q&P处理后组织性能的影响

采用IQP工艺和EPMA、SEM和XRD等手段,研究了3种前驱体对含Cu低碳钢残余奥氏体含量及力学性能的影响。结果表明,双相区保温初期试验钢奥氏体长大由C配分控制,后期由合金元素Mn、Cu配分控制;双相区保温奥氏体化后,双相区配分后形成弥散分布的局部高浓度Mn、Cu区域仍保留富集效果,在随后的淬火-碳配分阶段易于形成残余奥氏体。经IQP处理后,前驱体为P+F的钢室温组织中马氏体板条较粗,原始奥氏体晶界并不明显;前驱体为F+M钢得到的马氏体板条有序细密;前驱体为M的钢室温组织中马氏体板条更加细密。其中,前驱体组织为M的钢中残余奥氏体量最高,延伸率为24.1%,强塑积可达25 338 MPa·%,综合性能最好。     

高温回火热处理对9Cr-1Mo钢焊缝组织韧性的影响

以ESAB公司的三种9Cr-1Mo焊条的焊缝金属为研究对象,以Formastor-D全自动热膨胀记录仪分析了焊缝金属的连续冷却曲线,用MTS试验机分析了焊缝组织的断裂韧性.研究结果表明,Cr、Ni、C和Mn等元素导致OK1和OK3的Ms点应比OK2的低,奥氏体稳定性升高.710℃高温回火处理后,OK2焊缝组织的韧性较高.回火组织中碳化物沿晶界或相界析出使裂纹扩展更加容易从而使9Cr-1Mo焊缝组织的韧性降低.     

抗大变形管线钢焊接粗晶区的组织和韧性

采用Gleeble-3800模拟研究了抗大变形管线钢中不同Nb含量和不同热输入时的焊接热循环过程,并通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)及冲击载荷试验等研究了抗大变形管线钢焊接粗晶区(CGHAZ)的微观组织特征和冲击韧性。结果表明:随着热输入量的增加显微组织逐渐从板条贝氏体到粒状贝氏体过渡,M/A尺寸增大,比例提高,同时显微组织的平均有效晶粒尺寸也增大;在热输入相同的条件下,高Nb钢中原始奥氏体细化明显,组织中M/A尺寸细小,分布更加弥散;随着焊接热输入量的增加实验钢的冲击韧性急剧降低,高Nb钢的韧性急剧降低的热输入临界值约为35 k J/cm,低Nb钢韧性降低的热输入临界值约为25 k J/cm,在整个实验参数范围内,高Nb钢的冲击韧性值明显比低Nb实验钢的高。