X80管线钢焊接接头组织及性能的研究

通过硬度测试及SEM观察,分析X80管线钢焊接接头处硬度和显微组织变化规律.受焊接热循环的影响,热影响区粗晶区组织主要为粗大的粒状贝氏体和板条贝氏体,硬度较高.靠近热影响区的基体,由于M/A岛分解,硬度值减小.外焊焊缝的显微组织主要是晶内形核铁素体、粒状贝氏体和多边形铁素体.靠近外焊焊缝的内焊焊缝组织受二次热循环的影响较大,组织为粒状贝氏体和块状的铁素体.远离外焊焊缝的内焊焊缝组织受二次热循环影响较小,组织和外焊焊缝组织相差不大.内焊组织中析出物的数量远大于外焊焊缝组织,析出强化效果显著,使内焊的硬度大于外焊的硬度.     

拉伸速率对高钢级管线钢断裂方式的影响研究

MA岛对裂纹扩展具有阻碍作用,高钢级管线钢中裂纹为沿着MA岛走;裂纹启裂位置为晶粒边界和MA岛边界处.X80管线钢存在较好的塑性变形能力,当塑性变形区不断扩展,并且达到一定程度时,裂纹连接并失稳扩展.不同加载速率下的断口形貌为:慢速加载时韧性断裂以韧窝为主,速率升高后,断裂逐渐向脆性方式转变,韧窝变浅.这种由加载速率引起的断裂方式转化对管线的设计与运行有重要的参考价值.     

高纯铁素体钢CGHAZ组织结构及断口形态

采用光镜，电镜（ＳＥＭ，ＴＥＭ）等对Ｃｒ１８Ｍｏ２高纯铁素体不锈钢焊接热影响区粗晶区（ＣＧＨＡＺ）的组织结构，析出物和断口形态进行了研究，结果表明，Ｃｒ１８Ｍｏ２铁素体钢ＨＡＺ在经受焊接加热和冷却过程中未发生相变，晶粒粗化是造成ＣＧＨＡＺ韧性下降的主要原因，ＴｉＣ，ＴｉＮ或Ｃｒ２Ｎ等析了物对ＣＧＨＡＺ解理裂纹的产生和扩展有促进作用，严格控制焊线能量（ｑ／ｖ）等析出物对ＣＧＨＡＺ解理裂纹的产生和扩展     

6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能及断口特征研究

对84mm轨道客车用6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能以及断口特征进行试验研究。结果表明,搅拌摩擦焊接头疲劳循环次数随施加载荷减小而增加,当N=107时,疲劳极限值为110MPa,且疲劳断裂主要发生在前进侧热机械影响区。在预制缺口、相同载荷应力条件下,焊核区疲劳循环次数达7.4万次,断口表现为沿晶断裂,裂纹由疲劳源向四周扩展,晶粒细化提高了焊核区疲劳寿命;而前进侧热机械影响区疲劳循环次数最少为2.5万次,裂纹沿晶界向焊核区方向扩展,扩展方式为沿晶和穿晶混合断裂,晶粒发生弯曲变形以及第二相粒子剥离是接头ATMAZ疲劳性能下降的主要原因。     

MnS+TiN夹杂物对超高强度钢韧性的影响

超高强度钢中常见的两类夹杂物为MnS和TiN,它们共同对韧性的影响迄今尚未系统研究过。本文以D_6AC钢为基体,分别改变硫和氮的含量,使钢中含有8种不同含量的MnS+TiN夹杂物。通过板状试样拉伸实验,观察裂纹在夹杂物上形核和扩展的准动态过程,并测定了试样的常规机械性能和断型韧性。试验结果表明,夹杂物总体积分数fv和平均间距dT是影响K_1c和a_K值的两个重要参数。结果还表明,随着夹杂物尺寸的增加,裂纹临界形核应变降低。在相同尺寸情况下,裂纹在TiN上形核的临界应变比在MnS上形核小,因而MnS对韧性的影响低于TiN。     

X100管线钢焊接热影响区组织与韧性研究

采用热模拟试验技术,研究了X100管线钢焊接热影响区的组织与性能变化规律,结果表明：采用高Nb、微Ti设计的低碳X100管线钢的焊接粗晶区经焊接热循环后仍保持良好的韧性。焊接热影响区的脆化区出现在峰值温度为750℃的两相区。沿原奥氏体晶界形成的岛状组织是导致韧性降低的主要原因。     

钢桥面板纵肋顶板焊缝多裂纹扩展特性

为探明钢桥面板纵肋顶板焊缝焊趾多裂纹扩展形态变化及竞争机制,基于断裂力学理论并联合运用ABAQUS与FRANC3D,在验证数值模拟方法可靠性的基础上,建立钢桥面板节段模型,在焊趾区域植入共面或异面裂纹,进行裂纹扩展对比分析。结果表明：共面裂纹在扩展过程中存在单裂纹扩展、裂纹融合及融合后扩展3个阶段,裂纹融合时最深点处扩展速率陡增,且中点处扩展速率大于两侧,进而裂纹趋于半椭圆形,融合后扩展过程中形状比逐渐减少;焊趾与热影响区裂纹构成的异面裂纹间存在扩展竞争机制,初始尺寸相同时,随着多裂纹扩展的进行,裂纹尺寸差异逐渐放大,裂纹间相互作用对热影响区裂纹扩展的抑制作用也逐渐增强,并且热影响区裂纹在扩展至一定深度时,因裂纹尖端ΔKeff低于门槛值而停止扩展,此深度随异面间距s2增加而增加;率先到达疲劳破坏临界值的主导裂纹,在尺寸比≤1.4时为焊趾裂纹,≥1.5时为热影响区裂纹。     

400MPa级超细晶粒钢焊接接头的低温韧性

利用CO2+Ar气体保护焊,分别采用单道焊接和双道焊接工艺对厚度为8 mm的400 MPa级超细晶粒钢钢板进行了焊接,采用系列冲击试验方法对焊接接头的低温韧性进行了研究。试验结果表明,在焊接接头中,焊逢位置低温韧性较差。由于双道焊较小的热输入,减小了焊缝及热影响区组织粗化,其焊接接头的低温韧性好于单道焊,并使热影响区面积变小。     

42CrMo钢中夹杂物在裂纹成核和扩展中的作用

通过平板拉伸实验，用准动态方法观察了４２ＣｒＭｏ钢中裂纹在夹杂物上成核和扩展，得出开裂应变与夹杂物类型和尺寸的关系，裂纹成核方式是夹杂物／基体界面开裂和夹杂物自身开裂．     

钢中夹杂物与韧断机理

用平板拉伸试样直接观察夹杂物在裂纹成核和扩展中的行为得出:夹杂物开裂受应变控制:夹杂物开裂方式与加载方向有关;微裂纹在夹杂物上成核后主要按基体切变方式扩展;在夹杂物偏聚区微裂纹的扩展可按碰撞方式进行,从而加速裂纹的扩展,故在冶炼上需采取措施,以避免夹杂物的集聚。     

高纯铁素体钢 CGHAZ 组织结构及断口形态

采用光镜、电镜（ＳＥＭ，ＴＥＭ）等对Ｃｒ１８Ｍｏ２高纯铁素体不锈钢焊接热影响区粗晶区（ＣＧＨＡＺ）的组织结构、析出物和断口形态进行了研究．结果表明，Ｃｒ１８Ｍｏ２铁素体钢ＨＡＺ在经受焊接加热和冷却过程中未发生相变，晶粒粗化是造成ＣＧＨＡＺ韧性下降的主要原因．ＴｉＣ，ＴｉＮ或Ｃｒ２Ｎ等析出物对ＣＧＨＡＺ解理裂纹的产生和扩展有促进作用．严格控制焊接线能量（ｑ／ｖ）对防止Ｃｒ１８Ｍｏ２铁素体钢ＣＧＨＡＺ脆化具有重要的意义．     

10CrNi3MoV钢的机器人MAG焊焊接接头微观组织与疲劳性能

对20mm厚10CrNi3MoV钢用机器人进行多层单道熔化极活性气体(Metal Active Gas,MAG)保护焊焊接,采用光学显微镜(Optical Microsope,OM)观察焊接接头组织分布,采用硬度计和疲劳试验机分析焊接接头的硬度和疲劳性能.结果表明:焊接接头热影响区(Heat Affected Zone,HAZ)宽度小,其硬度比母材硬度高,HAZ没有造成焊接接头强度软化.二次热循环作用使得焊缝粗晶区晶粒显著细化,焊缝区维氏硬度(HV)谷值约为170,母材硬度约为250.焊接接头应力在屈服点80%时低周疲劳试验循环10 000次没有断裂,而在屈服点90%时循环3 254次后断裂,并且断裂发生在焊趾处.     

高速列车用高强铝合金疲劳断口的特征

通过宏观拍照和扫描电镜对A7N01高强铝合金T型焊接接头的疲劳断口进行了研究,揭示了该铝合金疲劳裂纹萌生与扩展的特征.铝合金的疲劳断口可明显划分为疲劳裂纹源区、裂纹稳定扩展区和瞬断区3大区域.疲劳裂纹从T型焊接接头的焊趾处萌生并向接头中心线扩展,疲劳裂纹扩展区可以观察到疲劳破坏的一些典型特征,瞬断区的断口形貌与拉伸断裂相似,形成不平坦的粗糙表面.     

交叉轧制钼带成形过程显微裂纹的原位研究

采用光学显微镜和热场发射高分辨率电镜对厚度为0.2 mm交叉轧制钼带及其冷拉深成形和高应变速率激光冲击成形试件的微观组织及显微裂纹进行观察和分析。结果表明：交叉轧制钼带由排列紧凑相互搭接的纤维状细长晶粒组成,拉伸断口呈薄层韧性断裂且晶内显微裂纹相互搭接;多晶钼带内部产生的显微裂纹均发生在晶间结合较弱的厚度方向中间区域,沿纤维晶界且相互搭接,仅在内部产生的拉应力大于弱界面结合强度时,弱界面将产生显微裂纹。     

6005A铝合金CMT焊接接头微观组织和疲劳裂纹萌生

使用冷金属过渡(CMT)焊接技术对6005A铝合金进行焊接,获得成形良好的焊接接头.应用光学显微镜、显微硬度仪、扫描电子显微镜和能谱分析仪研究接头的微观组织、硬度和疲劳性能.结果表明:接头焊缝区以小尺寸的等轴晶和胞状树枝晶为主;熔合区存在明显的熔合线;近熔合线附近的热影响区中晶粒发生明显的粗化.接头显微硬度显示,热影响区中软化区是整个焊接接头的最薄弱区域.维氏硬度(HV)最低,为55,焊缝区为70.疲劳试样表面分析发现焊缝中存在长条状的第二相粒子,经能谱分析为AlSiFe相,在循环载荷的作用下,该相内部萌生了微裂纹,但并未扩展,说明该相对接头的疲劳性能影响不大.     

20g钢珠光体球化后拉伸断裂过程组织变化

采用现场金相显微镜对珠光体球化的20g钢拉伸过程进行了原位观察,用扫描电镜分析变形组织及裂纹。结果表明：珠光体发生球化的20g钢在拉伸过程中,在某些晶粒内部首先发生变形,产生大量的滑移带,并在晶界处产生塞积。随后其它部分晶粒转动,形成对变形有利的取向,各晶粒协调变形。拉伸过程中,裂纹首先产生于试样边缘的珠光体组织。试件内部,微裂纹空洞在铁素体和珠光体的晶界处萌生,由于应力集中,产生扩展连接,呈穿晶和沿晶断裂。     

焊接电流对AZ31镁合金接头的影响

为了研究AZ31镁合金的焊接性,对AZ31镁合金板进行交流钨极氩弧（TIG）焊.试验采用x 射线衍射仪、扫描电子显微镜、光学金相显微镜对试样的焊缝显微组织进行分析,并对不同焊接电流下的试样进行抗拉强度和硬度测试.研究发现：随焊接电流的增加,焊缝成形变差,晶粒逐渐粗化,同时易产生气孔和裂纹等缺陷,使接头性能降低;焊缝区由基体α Mg和附集于晶界的β Al12 Mg17两相组成.结果表明：焊接电流对AZ31镁合金接头的熔池形状及焊接质量有显著的影响.     

2219-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能

为了探讨2219-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳断裂位置与区域局部力学性能及材料微观结构之间的关系,对铝合金2219-T6搅拌摩擦焊接头开展了疲劳试验研究.试样接头疲劳断裂处大多位于焊核区与热机区交界处及临近区域,在裂纹萌生处的亚表面发现有大的夹杂.焊核区有明显微空洞,小角度晶界最多.利用ABAQUS软件数值模拟接头疲劳,分析了接头局部区域力学性能.接头的热机区和焊核区的主应变值较大,这些区域较其他区域更易萌生疲劳裂纹.     

低温环境下十字形非传力角焊缝接头的疲劳性能

为了研究低温环境下钢桥焊接细节的疲劳行为和性能,以典型的十字形非传力角焊缝接头为对象,开展室温和?60 °C下的高周常幅疲劳试验;基于三维裂纹扩展数值模拟,分析低温对该焊接细节疲劳裂纹扩展寿命的影响机理. 结果表明,该焊接细节的室温和?60 °C条件下试验S-N疲劳寿命未表现出显著区别,初始焊接缺陷裂纹会在细节焊趾处的多个位置同时扩展;由低温环境导致的钢材断裂韧性的降低不会对该焊接细节的疲劳寿命产生明显影响. 虽然低温会增强钢材抵抗疲劳裂纹扩展的能力,但是该焊接细节的疲劳寿命主要受焊接过程产生的多样化初始裂纹缺陷因素控制;建议采用考虑多裂纹耦合扩展的三维裂纹扩展数值模拟来更加精确地预测疲劳裂纹扩展寿命.     

6005A-T6/6082-T6铝合金FSW与MIG接头组织与性能研究

采用光学显微镜、拉伸试验机、显微硬度计和疲劳试验机对FSW及MIG焊接接头的微观组织及力学性能进行了研究。结果表明:FSW焊核区为细小的等轴晶,热机械影响区呈现为被拉长的畸变晶粒,热影响区的组织明显粗化;MIG接头焊缝区晶粒为明显的铸态组织,热影响区晶粒长大情况也比FSW严重。与MIG相比,搅拌摩擦焊焊接(FSW)接头的抗拉强度相对较高,最小硬度值出现在后进侧的热影响区;高周疲劳(Nf107)时,FSW的接头疲劳强度高于MIG接头疲劳强度,高出约14%。