Ti-V-Nb微合金钢第二相粒子在焊接热循环过程中的变化规律

利用萃取复型技术，对Ti-V-Nb微台金钢母材、焊缝及模拟粗晶区中第二相粒子进行了研究结果表明，母材中的粒子为含有Ti，V，Nb的碳氮化台物复合粒子，其尺寸均在100nm以下；粒子的形状不规则，不同粒子具有不同的成分．焊接过程中，溶池中的碳氮化合物粒了绝大部分发生溶解，溶解到溶池中的Ti通过冶金反应生成TiO，TiO与溶池中的其它脱氧(脱硫)产物结合成尺寸较大的夹杂物；而溶解到溶池中的Nb及V未重新忻出．分析表明，TiO位于夹杂物的表面，且其附近一般有MnAl2O4相，两者具有相同晶体位向．焊接热循环旨，焊接粗晶区中仍保留了较多的粒子，但粒子尺寸显著增大，粒子的形状由母材中的不规则状变为方形，粒子的Ti含量显著提高。     

微合金管线钢焊接粗晶热影响区及焊缝的第二相粒子分析

利用萃取技术,对微合金管线钢焊接粗晶热影响区及焊缝的第二相粒子进行了分析.结果表明,在焊接过程中,母材中的碳氮化合物粒子绝大部分发生溶解,溶解到溶池中的Ti通过冶金反应生成TiO,TiO与溶池中的其他脱氧(脱硫)产物结合成尺寸较大的夹杂物;而溶解到溶池中的Nb及V未重新析出.分析表明,TiO位于夹杂物的表面,且其附近一般有MnAl2O4相,两者具有相同晶体位向.焊接热循环后,焊接粗晶区中仍有较多的碳氮化合物粒子,但粒子尺寸显著增大,粒子的形状由母材中的不规则状变为方形,粒子的含Ti显著提高.     

Ti—Nb微合金钢焊接粗晶热影响区组织及韧性

利用碳萃取复型技术研究了Ti—Nb微合金钢及其模拟粗晶区(CGHAZ)中的第二相粒子，并利用OM、TEM及系列冲击试验对Ti—Nb微合金钢焊接粗晶区的组织及韧性进行了研究。研究结果表明，Ti—Nb微合金钢中含有大量的、尺寸细小的TixNb1-x(CyN1-y)粒子，粒子中Nb的相对含量在0．25—0．82之间，形状接近球形。这些粒子具有很高的稳定性，在焊接过程中这些粒子能有效地阻止奥氏体晶粒长大、抑制粗大贝氏体的形成、促进针状铁素体析出及M-A组元的分解，从而显著善低合金高强钢焊接粗晶热影响区的韧性，t8/5越大，这种改善作用越明显。     

焊接热循环对Ti-Nb微合金钢中第二相粒子的影响

利用焊接热模拟及碳萃取复型技术,对Ti-Nb微合金钢及其模拟焊接粗晶热影响区中第二相粒子的形态、数量及物相进行了研究.结果表明,母材中第二相粒子的形状不规则,粒子中Nb的相对含量w_(Nb(wNb+wTi))在0.25～0.82之间.尺寸较大的粒子含有较多Ti,形状接近方形;尺寸较小的粒子含有较多的Nb,形状接近球形.焊接热循环后,粒子的数量显著减少、平均尺寸增大,残留的粒子变为方形.t_(8/5)从10s增大到60s时,粒子的平均尺寸进一步增大,粒子数量进一步减少,粒子中Nb的相对含量均在0.20～0.50之间.但t_(8/5)再从60s增大到120s时,粒子的平均尺寸反而减小,粒子数量增大,又重新出现一些含Nb量较高的球形粒子.分析表明,焊接热循环加热过程中粒子的溶解具有较大的滞后效应,大约滞后于实际温度70℃,粒子的溶解持续到焊接热循环冷却过程的高温阶段;t_(8/5)较大时,冷却过程中粒子不但能以残留的粒子为晶核析出,还能通过独立形核析出.利用建立的粒子沉淀热力学模型对不同温度时粒子的成分进行了计算,计算结果与试验值吻合良好.     

含Ti微合金钢中的第二相粒子对焊接粗晶热影响区组织及韧性的影响

利用碳萃取复型技术研究了含Ti微合金钢及其模拟粗晶区 (CGHAZ)中的第二相粒子 ,并利用OM(光镜 )、TEM(透射电镜 )及系列冲击试验对含Ti微合金钢及一种成分相近的不含Ti低合金高强钢焊接粗晶区的组织及韧性进行了研究。研究结果表明 ,含Ti微合金钢中含有大量的、尺寸细小的TiN粒子 ,这些粒子非常稳定 ,在焊接热循环过程中能有效地阻止奥氏体晶粒长大 ,抑制粗大贝氏体的形成 ,促进针状铁素体析出及M -A组元的分解 ,从而显著改善低合金高强钢焊接粗晶热影响区的韧性 ,t8/5(80 0～5 0 0℃冷却时间 )越大 ,这种改善作用越明显     

冶金处理方式对高强钢粗晶热影响区组织与韧性的影响

利用热模拟技术，研究了450MPa级耐大气腐蚀钢不同焊接条件下焊接热影响区组织与性能变化，通过TEM观察不同冶金处理方式（RH精炼炉中加Ti，LF精炼炉中加Ti）第二相粒子的形貌和分布。试验结果表明，在合金成分基本相同的情况下，通过LF精炼炉加Ti的冶金处理，粗晶热影响区中的第二相粒子尺寸更细小，分布1更弥散，阻碍奥氏体晶粒长大的效果更突出。     

Ti处理改善船体钢焊接粗晶区的低温韧性研究

采用Gleeble 1500D热模拟试验机对Ti和Al处理船体钢进行不同热输入焊接热模拟实验, 并利用OM和SEM研究了母材和热模拟粗晶区氧化物夹杂及显微组织. 结果表明: Ti处理钢中弥散分布的Ti氧化物具有良好的高温稳定性, 75 kJ/cm的焊接热输入对其形貌、成分及尺寸无影响, 能有效促进晶内针状铁素体(AF)形核长大. Al处理钢中以Al₂O₃为核心的复合夹杂高温易分解, 不能促进晶内AF形核. 线能量大于50 kJ/cm的大热输入条件下, Ti处理钢模拟粗晶区的低温韧性明显高于Al处理钢. t_8/5>40 s时, Ti处理钢中较多的晶内AF组织抑制了M-A岛形成, 细化了基体铁素体组织, Al处理钢中的TiN和Nb(C, N)第二相粒子粗化, 粗晶区晶粒异常长大, 大于Ti处理钢中的奥氏体晶粒尺寸.     

Ti、N含量对焊接粗晶区晶粒尺寸及韧性的影响

利用焊接热模拟方法及析出相形貌观察,研究了不同Ti、N含量的高Nb管线钢焊接粗晶区的奥氏体晶粒尺寸及其分布规律、析出相对奥氏体晶粒尺寸及冲击韧性的影响.结果表明:焊接热影响区(HAZ)析出相粒子为富Ti的TixNb1-x(CyN1-y)复合粒子,其尺寸大多数在100 nm以下.分析认为高铌钢中Ti含量应控制在0.010%～0.015%间(Ti/N值在2～3间),该范围内奥氏体晶粒尺寸能被有效钉扎,冲击韧性值显著提高.     

Zr对高强度钢热影响区第二相粒子及韧性影响

研究了0.012 4%锆对低合金高强度钢焊接热影响区粗晶区第二相粒子和冲击韧性的影响.结果表明,模拟20 kJ/cm焊接线能量下无锆钢焊接热影响区粗晶区中第二相粒子为Al-Ti复合氧化物和（Ti,Nb） N析出物.而含锆钢则是Zr-Al-Ti复合氧化物及（Al,Ti,Nb） N和（Ti,Nb） N析出物.同时,定量数据分析表明含锆钢中氧化物和氮化物粒子密度更高且尺寸更加细小.这些高密度的细小的第二相粒子在焊接过程中能有效钉扎晶界移动,抑制奥氏体晶粒粗化,在焊接热影响区粗晶区中得到尺寸相对细小均匀的原奥氏体晶粒,使得含锆钢焊接热影响区粗晶区呈现韧性断裂和极好的低温冲击韧性.     

高Ti,Nb析出强化高强钢接头强度及焊接热影响区软化行为分析

采用混合气体（80％Ar＋20％CO2）保护焊对高Ti,Nb析出强化高强钢进行了焊接强度试验研究．结果表明,随着焊接热输入增大,接头强度有降低趋势．焊接热影响区较母材硬度降低,存在软化行为．粗晶区晶粒长大及10nm以下（Ti,Nb,Mo）（C,N）第二相粒子的溶解造成强化效果降低．未溶的（Ti,Nb,Mo）（C,N）第二相粒子固定了C,Mo元素,降低过冷奥氏体的稳定性,不能得到硬度较高的板条状马氏体或贝氏体,而形成硬度较低的粒状贝氏体．第二相强化效果的降低不能通过组织强化有效弥补,从而造成粗晶区软化．在细晶区热循环作用下,10nm以下第二相粒子粗化,使得偏离其临界强化尺寸,析出强化效果降低,造成细晶区软化．     

冷却时间对Ti微合金钢焊接粗晶区组织及韧性的影响

利用光镜、金属薄膜电子显微分析技术、碳萃取复型电子显微分析技术、系列Ｃｈａｒｐｙ冲击试验等对Ｔｉ微合金钢模拟粗晶区的组织及韧性进行了研究。结果表明,随着８００－５００℃冷却时间的增加,该区域原始奥体（γ）晶粒长大并不严重;二次组织由上贝氏体为主逐渐转变为针状铁素体为主;珠光体的形态由非层片相间变为层片相间;Ｍ－Ａ组元由条状变为块状,且数量减少,因此韧性得以提高,电子衍射及ＥＤＸ分析还表明,该区域中     

Microstructure and mechanical performances of CGHAZ for oil tank steel during high heat input welding

Microstructure and mechanical performances of the coarse grain heat-affected-zone (CGHAZ) for oil tank steel with different Ti content were investigated through Gleeble-3500, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and energy dispersive spectrometer. The results show that the strength and low-temperature toughness of base material are significantly improved for the high titanium content steel, but the impact toughness of CGHAZ is seriously deteriorated after the high heat input welding and declined sharply with the heat input increasing, while the effects of heat input on impact toughness are very weak for the low titanium content steel, impact toughness of which is gradually larger than that of high titanium content steel with the welding heat input increasing because of the granular bainite increasing, TiN particle coarsening, and (Ti, Nb) N composition evolution during the high input welding for high titanium content steel.     

Ti-V-Nb微合金钢焊接热影响区中的沉淀物

本文对5种含Ti-V-N_b的微合金钢埋弧自动焊焊接热影响区中沉淀物溶解、沉淀及晶粒长大进行了考察。焊接线能量为3和6 kJ/mm.Ti钢(0.014% T_i)焊接中TiN粒子变化很少,与焊接热循环中TiN很有限的溶解计算结果相吻合.低Ti-V钢(0.002% Ti,0.093% V)和低Ti-Nb钢(0.002% Ti,0.029% Nb)中富V和富Nb粒子分别在母材中溶解,富Ti沉淀物在热循环的加热段形成,而富V粒子和富Nb粒子又在冷却段再沉淀.Ti-V钢(0.014% Ti,0.080% V)和Ti-V-Nb钢(0.016% Ti,0.082% V,0.027% Nb)中沉淀物粒子成分分布在较宽的范围内.焊接时富Ti立方体状沉淀物不溶解而富V、富Nb球状粒子溶解了.这两种钢冷却时无明显再沉淀。研究的5种钢的这些不同表现是与母材中沉淀物的溶解及冷却时发生的再沉淀可获得的热力学动力分不开的.     

铁路货车用TCS345不锈钢焊接热影响区韧性分析

利用 thermol-cal 软件获得一定成分体系下铁路货车用 12%Cr 铁素体不锈钢的相图,结合相图对 12%Cr 铁素体不锈钢的焊接过程进行分析.利用光学显微镜、扫描电镜分析 12%Cr 铁素体不锈钢的焊接热影响区为铁素体和马氏体以及碳、氮化物组成的粗晶区和细晶区两部分.结果表明,铁素体晶粒的尺寸与马氏体的含量是影响热影响粗晶区韧性的主要因素.当母材中的碳、氮化物颗粒尺寸在 2～5μm 时,具有最优的冲击性能;当母材中碳+氮含量为 0.02% 左右时,在文中试验条件下粗晶区的马氏体含量为 40%,焊接接头粗晶区具有 -22 ℃的最低韧脆转变温度.

Abstract：

The transformation temperature phase diagram of 12% chromium steel is obtained by using Thermal-cal software. Process of welding 12% chromium stainless steel is analysed with the phase transformation temperature scope. The heat-affected zone (HAZ) of the weld joints is observed with optic microscope and scanning electronic microscope, which the microstructure consists of ferrite, martensite, coarse grain heat-affected zone (CGHAZ), fine grain heat-affected zone (FGHAZ) and Ti(C/N). The key elements that affect toughness of CGHAZ are ferritic grain size and martensitic content. The base material has the best impact toughness when grain size of Ti(C/N) reaches 2-5μm. The lowest ductility-brittle transition temperature in CGHAZ is -22 ℃ when content of carbon plus nitrogen in base material is about 0.02% and martensitic content in CGHAZ is 40% under some certain welding procedure.     

高Ti-Nb系高强钢焊接接头回火前后的力学行为

采用混合气体保护焊,研究了高Ti-Nb成分体系控轧控冷高强钢焊接接头在回火前后的力学性能变化,阐述了焊态接头的软化机理,分析了这些变化与微观组织的联系. 结果表明,随焊接热输入的增加,细小的(Ti,Nb)(C,N)析出相粒子回溶基体,CGHAZ软化程度加剧;回火后接头软化程度缓解,母材强度提高,但随着回火温度的提高,接头及母材的冲击韧性均呈降低趋势,其原因与原始组织遗传及正交Fe₃C型碳化物沿晶界析出有关.