粉煤灰活性剂对A-TIG焊熔池流动行为及焊缝性能的影响

为了探究粉煤灰作为A-TIG焊活性剂的可行性,以两种不同地点的粉煤灰作为活性剂在Q235钢基体上进行钨极氩弧焊,研究了两种粉煤灰对熔池流动行为以及焊缝性能的影响规律,测定了对Q235钢焊接后在基体上的铺展面积;采用线扫描的方法确定了熔池内部钨板两侧铋粒子的含量;对焊缝的表面形貌、截面形貌、显微组织和性能进行了观察和分析.结果表明,焊缝的深宽比均增大,显微组织都出现细化;熔池的流动方向为由边缘向中心流动;焊缝的显微硬度较无活性剂时分别提高了7.3,24.3 HV,耐磨性和耐腐蚀性也均有提高.     

A-TIG焊熔池流体流动形态的测试

为了验证A-TIG焊时的熔池流场计算结果,利用自行研制的活性剂FS12对不锈钢A-TIG焊时熔池流体流动变化进行了测试.利用高熔点双薄钨板挡住熔池流体流动的方法试验,对比焊缝中钨板周围钨颗粒的分布,从而对流体流动的方向进行试验验证.试验结果表明:无活性剂时钨颗粒在焊缝中心浓度比较小,而在焊缝边缘浓度比较大,钨板外侧浓度最大.证实了熔池流体流动是从中心流向边缘.有活性剂时的钨颗粒在焊缝边缘浓度比较小,焊缝中心的浓度比较大,而熔池底部浓度最大.证实了熔池流体流动是从边缘流向中心.通过以上试验说明,活性剂的加入改变了熔池流体流动的方向,使用活性剂FS12后强烈的熔池流体向内对流是A-TIG焊时熔深增加的根本原因.     

表面张力对激光深熔焊熔池流动的影响

为研究激光深熔焊中表面张力对熔池流动行为及熔池形貌的影响,获得活性剂对Q235低碳钢和304L不锈钢焊缝截面形貌的影响规律. 基于有限元计算软件Fluent,计算分析了激光深熔焊时表面张力在改变熔池流动行为中的重要作用. 结果表明,未添加活性剂焊接时,熔池液态金属的表面张力温度系数为负,熔池表面熔融金属以匙孔为中心由内向外流动,焊缝横截面形貌宽且浅. 添加活性剂焊接后,表面张力温度系数为正值,在熔池表面形成了由外向内的反向流动,形成了窄且深的焊缝形貌. 随表面张力温度系数绝对值的增大,表面张力变大,流体流动速度增大.     

不锈钢/碳钢TIG焊熔池表面流动行为

为研究异种钢在钨极惰性气体保护焊过程中的熔池表面流动行为,以粒子示踪法为基础,通过激光熔池表面反射的方法,对304不锈钢/Q235碳钢、316L不锈钢/Q235碳钢焊接过程中熔池表面液态金属的流动行为进行了研究,分析了熔池表面示踪粒子的运动趋势,并以此为依据计算了熔池表面液态金属的流动速度.结果表明,在不锈钢/碳钢的TIG焊过程中,熔池表面的液态金属存在从不锈钢侧流向碳钢侧的流动行为.其中,示踪粒子在304不锈钢/Q235碳钢的焊接熔池表面平均流动速度约为25.3 mm/s,在316L不锈钢/Q235碳钢的焊接熔池表面平均流动速度约为21.6 mm/s.     

1Cr17Mn6Ni5N与Q235异种钢焊接接头组织分析

采用等离子弧对珠光体钢(Q235)与奥氏体钢(1Crl7Mn6Ni5N)进行焊接,并对焊接工艺进行了优化.采用金相、扫描电镜对焊接接头的组织进行了分析,利用显微硬度计对焊接接头进行了显微硬度的测试,最后对焊缝断口形貌进行了现察分析.结果表明:珠光体钢与奥氏体钢的焊接区形成了板条状马氏体,在焊缝两侧产生了碳的迁移.     

采用Cu-Sn合金镀层扩散焊焊接Q235钢

采用化学镀工艺,在Q235基材表面制备出约2 μm的Cu-Sn合金镀层,在650～800℃温度和2 MPa压力下对合金镀层试样进行真空扩散焊接试验.利用金相显微镜和扫描电镜对焊缝区进行了显微组织观察和能谱分析,用拉伸试验评价了扩散焊接接头的连接强度,并分析了金属薄板堆积成形方向扩散焊接变形情况.试验结果表明,采用Cu-Sn合金镀层可以显著提高Q235钢扩散焊接接头的性能.     

Q235钢与316不锈钢异种钢焊接接头组织及力学性能的研究

采用手工电弧焊,填充A307焊条,对Q235钢和316不锈钢进行焊接,得到两种钢的焊接接头。利用金相显微镜对焊接接头的不同区域进行显微组织分析,通过扫描电镜能谱仪对焊接接头进行元素扫描,利用维氏硬度计对焊接接头的硬度进行测定。结果表明:在Q235钢和316不锈钢焊接接头中,焊缝组织呈柱状晶生长,在近焊缝一侧Q235钢中产生脱碳层而软化,在近Q235焊缝一侧出现增碳层而硬化,靠近焊缝的Q235钢热影响区出现针状铁素体组织,热影响区晶粒相对较粗大。316不锈钢热影响区和母材区组织均为奥氏体,Q235钢母材区组织为铁素体与珠光体。通过线扫描发现镍、铬元素在焊缝区域分布基本均匀。焊接接头中焊缝区硬度最高,约为195HV,Q235钢的硬度最低,约为121HV。     

1Cr17Mn6Ni5N与Q235异种钢焊接接头组织分析

采用等离子弧对低碳钢Q235与奥氏体钢1Cr17Mn6Ni5N异种钢进行焊接,并对焊接工艺进行了优化.采用扫描电镜、光学显微镜、能谱仪对焊接接头的组织进行了分析,用显微硬度计对接头硬度进行了测试.结果表明:采用合适的工艺,可以实现高强度的连接,在焊缝区形成了板条马氏体组织,并在焊缝两侧产生了碳的迁移.     

高硅粉煤灰活性剂对Q235钢液态金属表面张力及TIG焊缝的影响

为了认识高硅粉煤灰对Q235钢液态金属表面张力的影响，以及表面张力变化后对TIG焊缝的形貌、组织和性能的影响规律. 测量了不同温度下有、无高硅粉煤灰的Q235钢液态金属铺展面积，建立了温度与铺展面积间的经验公式；基于同一焊接参数，研究了高硅粉煤灰作为添加的活性剂对焊缝形貌、焊缝组织及接头的硬度的影响. 结果表明,高硅粉煤灰能够显著地降低液态金属的表面张力，增加焊缝的深度，细化焊缝晶粒，提高接头的力学性能.     

不同焊接方法下1MnCrMoNi与Q235异种钢焊接接头的组织和性能研究

采用手工电弧焊(SMAW)和钨极氩弧焊(GTAW),将海洋工程用1MnCrMoNi合金钢与Q235钢进行焊接,研究焊接接头的显微组织、熔合区界面合金元素分布及力学性能。结果表明,GTAW接头Q235热影响区的表层因过热出现魏氏组织,两种接头1MnCrMoNi热影响区粗晶区均有板条马氏体出现,但GTAW接头板条马氏体数量明显较多;GTAW接头1MnCrMoNi侧熔合区界面C、Mo元素严重偏聚;GTAW接头1MnCrMoNi热影响区和焊缝显微硬度高于SMAW接头的,两种接头拉伸性能均与强度较低的Q235母材持平,断裂位置在Q235母材,室温下SMAW接头各区域冲击韧性明显优于GTAW接头的。     

TRIP/TWIP异种钢激光偏束焊接接头的显微组织与力学性能

采用不同激光束偏移量对TRIP钢和TWIP钢进行了异种钢焊接,并测试和分析了焊接接头的显微组织、硬度及力学性能。结果表明:TRIP/TWIP焊接接头的力学性能较TRIP钢和TWIP钢母材明显降低。焊接过程中熔池内的搅动以及激光束偏移导致了熔池内锰元素的不均匀分布,从而直接影响焊缝的显微组织和断裂形式。激光束偏向TWIP钢侧形成全奥氏体焊缝有助于改善焊接接头的力学性能。     

基于镍合金中间层的镁/钢异质金属激光-电弧复合胶焊技术

采用激光-TIG电弧复合胶焊技术实现了AZ61镁合金与Q235钢之间的良好连接.重点讨论了激光-TIG复合胶焊的焊缝表面形貌、焊缝区组织及元素分布特征.结果表明,在胶粘剂厚度一定时,焊接热输入是影响焊缝成形的关键因素.胶粘剂在复合热源作用下分解气化并逸出熔池,在一定程度上增强熔池内部液态金属的流动性,促进熔池内部异质金属之间冶金反应和相互混合.通过镍合金层与胶粘剂的综合作用使镁/钢异质材料之间以冶金反应形式连接,提高了镁/钢异质金属连接结构的线载荷,增强了镁/钢异质金属的整体性能.     

锰对脉冲燃烧型焊条立焊接头组织性能的影响

用脉冲燃烧型焊条对Q235钢进行了手工自蔓延立焊焊接,研究了焊条锰含量对立焊接头组织性能的影响.结果表明,脉冲燃烧型焊条中未添加锰时,起焊位置没有形成有效熔池且焊缝中有大量气孔;锰含量低于5.9％(质量分数)时锰含量越高焊缝成形越好,焊缝中气孔迅速减少,焊缝以富铁相为主且富铁相占比随锰含量增加而增加,接头力学性能升高.锰含量为5.9％(质量分数)时接头力学性能最高,抗拉强度可达421MPa,显微硬度可达1 578.8 MPa.锰含量超过5.9％(质量分数)时,锰含量增加使得熔池向下流动严重形成焊瘤,甚至烧穿母材,焊缝以富铜相为主且有大量裂纹出现,力学性能迅速降低.     

大跨度钢结构复合板的焊接工艺与性能研究

采用焊条电弧焊+埋弧焊方法对大跨度钢结构Q235/TP304复合板进行了多层多道次焊接试验,研究了复合板焊接接头的显微形貌、显微硬度、力学性能和拉伸断口形貌。结果表明,焊缝截面厚度方向上,中间过渡层的显微硬度明显高于基层Q235焊缝和复层TP304焊缝,且基层Q235焊缝显微硬度要高于复层TP304焊缝;Q235/TP304复合板焊接接头的强度高于TP304和Q235母材的,断裂位置都在母材处;复层TP304和基层Q235的拉伸断口表现出了韧性断裂的特征,过渡层断口表现出准解理断裂特征。     

2205双相不锈钢与Q235A异种金属焊接接头的组织与性能

采用钨极氩弧焊(GTAW)打底,焊条电弧焊(SMAW)填充和盖面的焊接方法,分别以ER2209焊丝和E2209焊条作为填充材料对2205双相不锈钢和Q235A异种金属的焊接进行了研究。对获得接头进行拉伸强度和显微硬度测试,发现拉伸试样断裂位于强度相对较低的Q235A母材一侧,在接头区域Q235A母材与焊缝金属交界面处的硬度值较高;金相组织观察显示,在接头的Q235A与焊缝金属侧分别存在脱碳层与增碳层,这是由于焊接过程中碳元素发生迁移的结果;利用扫描电镜观察接头断口形貌,接头呈明显的韧性断裂;对接头焊缝金属区进行X射线衍射相结构组成测定,未发现焊缝金属区中存在有害相析出,表明获得接头的质量良好,完全能够满足实际工程结构的使用要求。     

Q460车桥壳埋弧焊焊缝组织及电化学腐蚀行为

选取Q460低合金高强钢及其埋弧焊焊接接头，采用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和显微硬度计等测试手法研究焊缝组织及性能；通过电化学极化曲线的测试研究焊缝腐蚀行为。试验结果表明，焊缝组织为针状铁素体和珠光体，经过淬火加高温回火后的焊缝晶粒最为细小；焊缝的硬度大于母材的硬度；焊缝的抗腐蚀性能低于母材，在质量分数为3.5%的NaCl腐蚀环境下，较于同为低合金高强钢的Q510和Q345,Q460焊缝耐腐蚀性也略差。     

不同组元活性剂对不锈钢脉冲TIG焊熔池表面张力的影响

准确获取焊接条件下熔池金属表面张力的基础数据对深入理解焊接过程中熔池金属流动及传热机制、焊缝缺陷形成等具有重要意义,但实时测量十分困难. 采用激光视觉法测量了单一组元(TiO₂,CaF₂)及二组元(30%TiO₂ + 70%CaF₂,70%TiO₂ + 30%CaF₂)活性剂下304不锈钢脉冲钨极氩弧焊熔池振荡频率,并根据特定模式下熔池特征频率与表面张力的解析模型计算了熔池金属表面张力,分析了不同组元活性剂对熔池金属平均表面张力的影响规律,在此基础上研究了不同组元活性剂对焊缝熔深的影响和增加熔深的机理. 结果表明,TiO₂能够改变熔池金属表面张力温度梯度,使熔池金属流动方向发生变化,CaF₂能够降低熔池金属表面张力绝对值,使熔池金属流速增加;二组元活性剂增加熔深是熔池金属流速增加和表面张力温度梯度改变共同作用的结果.     

氩弧熔覆WC＋Ni3Si/Ni基复合涂层的组织与耐磨性

以Ni粉、Si粉、WC粉为原料,采用氩弧熔覆技术,在Q235钢表面制备出由WC、Ni3Si增强的Ni基耐磨复合涂层.利用XRD和SEM分析了氩弧熔覆层的相组成及显微组织,并测试了氩弧熔覆层的显微硬度和磨损性能.结果表明,熔覆区的组织是在Ni基体上均匀地分布着WC颗粒和Ni,Si枝晶,显微硬度最高可达1400 HV0.2;复合涂层中存在颗粒强化、细晶强化和同溶强化等多种强化作用,大幅度地提高了Q235钢的耐磨性能.     

超窄间隙焊接Q235/1Cr18Ni9Ti异种钢接头组织及力学性能

超窄间隙焊接厚壁异种钢具有高效、低成本、接头力学性能优良的独特优势.文中研究了Q235/1Cr18Ni9Ti异种钢超窄间隙焊接接头的微观组织及力学性能.结果表明,打底焊的熔池以FA模式凝固,凝固组织为细小的奥氏体等轴晶及少量枝晶状铁素体.填充焊和盖面焊在靠近熔合过渡区的熔池区域以AF模式凝固,凝固组织为奥氏体胞状晶及胞状晶间铁素体,在远离熔合过渡区的熔池区域则以FA模式凝固,凝固组织为奥氏体柱状树枝晶及少量骨架状铁素体.异种钢超窄间隙焊接接头的抗拉强度和弯曲性能优良,Q235一侧HAZ未出现软化,熔合过渡区及其一侧HAZ的韧性优于焊缝区.     

外加纳米SiC颗粒对Q235钢组织与硬度的影响

在实验室条件下通过对纳米颗粒进行预分散的方法,研究了向熔体中外加SiC纳米粉的可行性以及对Q235钢组织与性能的影响.结果表明,采用将超细颗粒预分散的方法可以将纳米SiC颗粒加入高温熔体中;外加纳米SiC颗粒在Q235钢熔体中可成为形核核心,对铸态组织起到明显细化作用;加入5%的纳米陶瓷颗粒和未加入纳米陶瓷颗粒的Q235铸态晶粒组织相比,晶粒组织大幅度细化;与原Q235钢的硬度相比,经纳米SiC粉体强化后的Q235钢的硬度明显增加,当纳米SiC的加入量为5%时,显微硬度的提高幅度高达147%.