热输入对09MnNiDR钢焊接热影响区粗晶区组织和韧性的影响

采用Gleeble-3800型热模拟机对09 MnNiDR钢进行热模拟试验以制备不同热输入下的焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)试样,研究了热输入对试样显微组织、硬度和冲击韧性的影响.结果表明:随着热输入的增加,CGHAZ试样的显微组织从板条贝氏体+粒状贝氏体转变为粒状贝氏体+块状铁素体,硬度逐渐降低;不同热输入下CGHAZ试样的-70℃冲击吸收能量最高只有31 J,不满足技术要求,粒状贝氏体组织是导致韧性恶化的主要原因;随着热输入的增加,CGHAZ试样中原始奥氏体晶粒尺寸先减小后增大,导致试样-70℃冲击吸收能量先增大后减小.     

基于SYSWELD的T型接头GMAW焊接热过程模拟及其应用

综合考虑GMAW熔滴过渡带入熔池的热焓量、余高以及相变潜热等因素,基于SYSWELD建立了T型接头GMAW焊接传热三维数学模型,并通过系列焊接工艺试验确定了焊接线能量对双椭球热源参数的影响规律。通过计算,获得了不同焊接热输入条件下JB800钢T型接头的焊缝几何参数,得到了焊接工艺条件对焊接热循环及其主要参数的影响规律。基于热过程模拟结果,借助JB800钢SH-CCT图,实现了对CGHAZ区组织、硬度预测和控制。另外,还进行了JB800钢T型接头焊接工艺试验,通过测试焊缝几何尺寸和热循环,并与计算结果比较,验证了模型的可靠性。     

2.25Cr1Mo0.25V钢的再热开裂应变判据

在不同参数下制备了2.25Cr1Mo0.25V钢焊接接头热影响区粗晶区(CGHAZ)的热模拟试样,通过与实焊接头CGHAZ硬度、晶粒度和组织的对比,确定最佳热模拟参数;采用该参数得到模拟CGHAZ试样,研究了其在675℃下的应力松弛行为,分析了再热开裂过程并得到再热开裂应变判据。结果表明:最佳热模拟参数为热输入30kJ·cm-1、预热温度200℃、加热速率1 000℃·s-1、峰值温度1 320℃、峰值温度停留时间1s,所得CGHAZ试样的组织为板条贝氏体,晶粒度级别为4.5级;CGHAZ试样在不同初始应力下的应力松弛行为相似,其临界失效蠕变应变均在0.31%左右;该临界失效蠕变应变可视为再热开裂应变判据,也可作为表征CGHAZ再热裂纹敏感程度的蠕变应变分界点,用于评价该钢的焊后热处理工艺。     

不同t_(8/5)条件下NM400耐磨钢焊接热影响区的组织及性能

利用Gleeble-3500型热模拟试验机,对NM400耐磨钢在不同热循环条件下进行焊接热模拟试验,研究了从800℃至500℃的冷却时间t8/5对焊接热影响区粗晶区和临界粗晶区组织及性能的影响。结果表明:单次热循环时,随着t8/5的增大,粗晶区硬度逐渐下降,而-20℃冲击吸收功先增加后下降;t8/5为10 s时,粗晶区冲击吸收功最高(64 J),这是因为形成了板条马氏体和下贝氏体的混合组织,且马氏体发生了自回火;二次热循环时,随着t8/5的增大,临界粗晶区硬度和冲击吸收功下降,且均低于单次热循环粗晶区的,这是由于不完全重结晶形成了粒状贝氏体和粗大上贝氏体组织;此钢焊接时,t8/5应控制在10 s左右。     

DP780钢焊接接头温度场及粗晶区相含量数值模拟

应用均匀试验设计方法设计12组焊接工艺参数(焊接电流分别为60,70,80,90,100,110 A;焊接速度分别为1.96,2.88 mm·s-1),建立DP780双相钢焊接有限元模型,通过模拟和试验,以接头变形量最小为指标确定了最佳焊接电流和焊接速度;采用焊接有限元模型模拟了最佳参数焊接时接头的温度场和热影响区粗晶区(CGHAZ)马氏体含量,并通过热模拟试验进行验证.结果表明:当焊接电流为100 A、焊接速度为1.96 mm·s-1时,焊接接头的变形量最小,该变形量有限元模拟结果与试验值的相对误差为3.528％,说明模型较准确;有限元模拟得到距焊缝中心距离在2.44～6.97 mm的区域为CGHAZ,该区域中的马氏体面积分数为43％,与热模拟试验制备粗晶区试样中的马氏体面积分数(44％)相近,说明建立的模型可以用于模拟CGHAZ组织.     

现代高强调质钢模拟焊接热影响区组织与韧性

现代高强调赞同钢因其优良的焊接性及使用性能，在西方工业国家得到广泛的应用和高度重视。该钢的热影响区韧性作为防止焊接结构脆性断裂的重要指标而被列为材料验收标准。本文用热模拟的方法模拟了钢在焊接过程中热影响区的组织。探讨了焊接热输入对焊接热影响区组织和韧性的影响。试验结果表明：热影响区的粗晶区为焊接结构的薄弱环节，正确选择焊接线能量能改善焊接薄弱环节的组织，从而搞高该区的韧性，减小焊接结构脆性断裂的概率。     

45钢交流闪光对焊焊接热影响区晶粒长大的数值模拟

基于45钢轴对称件交流闪光对焊过程的实测温度场和焊接热循环曲线的拟合处理,结合Monte Carlo(MC)算法确定的模拟模型常数,建立了焊接热影响区晶粒长大的模拟时间tMCS与实际时间t、温度T之间的关系,用MC方法模拟了焊接热影响区的晶粒长大.结果表明:在相同的tMCS值下,MC模拟热循环过程后晶粒平均尺寸约为等温加热转变过程后晶粒尺寸的70%左右;焊接热循环加热阶段后的晶粒尺寸仅为最终晶粒尺寸的25%～30%;模拟值与试验结果基本吻合.     

焊后冷却时间对X80级抗大变形管线钢焊接粗晶热影响区组织的影响

利用Gleeble-3500型热力模拟试验机研究了焊后冷却时间(t8/5)对X80级抗大变形管线钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)组织的影响。结果表明:当t8/5大于1 000s时,CGHAZ组织主要由铁素体和少量珠光体组成;当t8/5在300～60s时,CGHAZ组织以粒状贝氏体为主;当t8/5为15s时,CGHAZ组织主要是板条贝氏体;当t8/5≤3s时,CGHAZ组织则以马氏体为主。     

X80管线钢焊接热影响区的韧性

采用物理模拟技术以及显微分析方法对X80管线钢管焊接热影响区的组织性能变化规律进行了研究,分析了焊接热影响区性能恶化的原因,寻找了焊接接头韧性最薄弱的区域.结果表明:临界粗晶热影响区是X80管线钢管焊接热影响区韧性较差的脆化区域;当焊接二次热循环峰值温度处于(α γ)两相区时,形成的M-A组元的含量、尺寸、硬度较高,是引起X80管线钢局部脆化的主要组织因素.     

P460NL1钢SH—CCT图的测定

通过热模拟手段获得P460NL1钢的焊接热影响区组织，采用热膨胀法测定出了该钢的焊接热影响区连续冷却曲线（SH－CCT）图，从而进一步地完善了该钢的技术资料。     

压力管道在役焊接粗晶区组织与硬度研究

采用自行研制的平板腔式带压焊接模拟试验装置,以水为介质,对X70管线钢在不同内部介质压力、不同壁厚和不同焊接线能量下粗晶区的组织与硬度进行了模拟研究。结果表明:内部介质的压力对粗晶区的组织和硬度影响不大,随着线能量或板厚的减小,焊缝平均硬度和焊接热影响区最大硬度值增大。水介质从焊件带走了大量的热量,加速了焊接接头的冷却速度,热影响区形成了贝氏体铁素体和粒状贝氏体组织,虽然改变板厚和线能量,但热影响区组织组成相基本不发生变化,只是组织形态和数量发生变化。适当增大焊接线能量,能减少高硬度不平衡相的形成,从而降低焊接热影响区氢致开裂敏感性。     

焊后热处理对ASTM4130钢焊接粗晶区韧性的影响

采用焊接热模拟试验研究了焊后热处理不同保温时间对ASTM4130钢焊接粗晶区组织和韧性的影响,同时分析了预热温度对粗晶区焊后热处理效果的影响。试验结果表明,经640℃不同保温时间的焊后热处理,ASTM4130钢粗晶区未发现再热脆化现象;随着保温时间的延长,冲击功先升高后降低,在保温时间为2．0h时达到峰值;在焊后热处理工艺相同的情况下,提高预热温度冲击功却稍有降低。试验证明：预热温度200℃,焊后热处理工艺为640℃×1．5h,粗晶区可获得良好的强韧性匹配。     

焊接热循环对U71Mn铁轨钢热影响区粗晶区组织性能的影响

U71Mn铁轨钢为高碳钢,其热影响区的粗晶区是焊接接头的薄弱部位。本文利用焊接热模拟技术、金相显微镜、维氏硬度计、冲击试验机、扫描电镜,研究分析了U71Mn铁轨钢在不同热循环下的热影响区的粗晶区显微组织、显微硬度、冲击韧性和断口形貌。研究结果表明,增加冷却时间t8／5能减少组织中马氏体含量,当t8/5〉100s时,马氏体消失;第2次热循环时,由于热循环峰值温度为1000℃,位于热影响区的细晶区,第2次热循环对第1次热循环产生的粗晶组织有细化作用,能增加硬度,提高韧性。     

06CuNiCrMoNb钢模拟焊接热影响区的组织和性能

采用热模拟试验机、拉伸及冲击试验机和显微镜研究了热输入对06CuNiCrMoNb钢模拟焊接热影响区不同部位组织和性能的影响,重点分析了粗晶区的韧性与组织的关系.结果表明:模拟焊接热影响区没有出现"软化"现象,但当线能量＞30 kJ/cm时,粗晶区低温韧性迅速下降.     

热输入对1 000 MPa级工程机械用钢接头组织性能的影响

采用三种热输入进行1 000 MPa级控轧控冷(Thermo mechanical control process, TMCP)高强钢的熔化极气体保护焊,利用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究热输入对焊接接头组织和力学性能的影响。研究结果表明,三种热输入焊缝金属组织主要由板条马氏体和板条贝氏体为主、并含有少量残余奥氏体和粒状贝氏体;焊接热影响区粗晶区组织以板条马氏体和贝氏体为主,并含有少量粒状贝氏体。随着热输入的增加,焊缝组织中贝氏体板条粗化,马氏体板条减少,而粒状贝氏体逐渐增多,部分膜状残余奥氏体向块状转变;焊缝金属冲击韧度和硬度、接头强度逐渐降低,而接头热影响区冲击韧度先增后降;当热输入为15 kJ/cm时焊接接头强韧性匹配最佳。     

Q690C粒状贝氏体钢MAG焊接头中M-A组元的演变及其对热影响区冲击韧度的影响

为了研究Q690C低碳粒状贝氏体钢热影响区M-A组元演变及其对各亚区韧性的影响,采用全自动熔化极活性气体保护焊(Metal active-gas welding, MAG)施焊并在接头各个区域开V型缺口进行冲击试验,分析各亚区韧性与各亚区组织、断口、M-A组元统计结果之间的对应关系。结果表明,焊缝为针状铁素体,断口上韧窝细小密集,呈韧性断裂,虽然M-A组元数量很多,且存在于晶界,但是由于尺寸小,大都为块状,所以对冲击韧度影响不大;熔合区与粗晶区均为上贝氏体,且M-A组元大多以长条状分布于上贝氏体板条束间;其中熔合区的冲击韧度最差,系粗大基体引发的解理断裂;其余各亚区韧性接近母材,无明显恶化,M-A组元多呈较小块状,存在于晶界。由上述结果可知,M-A的分布、尺寸与形态的演变受控于为领先相的基体组织;细小的贝氏体基体及针状铁素体基体可弥补M-A组元对韧性的危害;组织控制仍应以基体组织控制为重点。     

钛微合金化SQ700MCD高强钢粗晶热影响区软化的原因

利用热模拟试验研究了钛微合金化SQ700MCD高强钢母材及热模拟粗晶热影响区(CGHAZ)的组织与第二相粒子的溶解及析出行为,对CGHAZ软化的原因进行了分析。结果表明:随着冷却时间(t8/5)的增加,CGHAZ的显微组织由板条状马氏体逐渐向粒状贝氏体转变,这是软化的原因之一;母材中的第二相粒子为碳氮化物,平均尺寸在10nm以下且弥散分布,而CGHAZ中绝大部分碳氮化合物粒子发生了回溶现象,弥散析出强化效果消失是软化的另一原因;未完全回溶粒子的尺寸随着t8/5的延长而增大,软化程度也逐渐增大。     

中锰汽车钢焊接热影响区组织与韧性

热模拟第三代中锰汽车钢热影响粗晶区的焊接热循环,并利用扫描电镜、透射电镜、显微硬度、冲击和电子背散射衍射（Electron back scatter diffraction,EBSD）试验方法研究了焊接热循环对粗晶区显微组织、硬度和冲击韧性的影响。结果表明：中锰钢热影响粗晶区经过焊接热循环后主要为马氏体组织,当冷却速度较快时,马氏体板条间分布着大量的位错团;随着冷速的减缓,组织中有少量的贝氏体生成,且组织逐渐粗化;粗晶区的硬度随着焊后冷速的减缓呈降低的趋势,在t_8/3>33s后硬度下降缓慢;粗晶区组织中有少量的M-A组元,对冲击韧性影响不大;中锰钢粗晶区中的大角度晶界（>15°）即原奥氏体晶界、马氏体板条束界和板条块界均对裂纹有阻碍作用;大角度晶界密度可作为衡量中锰钢粗晶区的韧性指标,其与冲击韧性成正比,均随着冷速的减缓先增加再逐渐降低,在冷却速度t_8/3为8s时,大角度晶界密度最大,获得的冲击韧性相对较好。     

弧焊快速成型过程线能量的控制研究

为了提高弧焊快速成型金属零件的形貌和组织力学性能,对成型过程中线能量输入进行了监控。根据监测到的熔池温度、焊接电流、焊接电压和进给速度预测线能量的变化,用专家PID方法控制送丝速度、焊接峰值电压和机床进给速度,实现了控制线能量稳定输入的目的。实验证明,基于温度的线能量控制成型方法可有效地控制成型层头部和尾部形状缺陷。