高氮钢复合焊接接头热影响区冲击性能研究

本文采用激光-电弧复合焊接方法焊接高氮钢,研究激光功率、焊接速度、焊接电流对高氮钢焊接接头热影响区冲击性能的影响。研究结果表明:热影响区冲击功随激光功率和焊接电流的增大而减小,但随焊接速度增大其变化趋势相反;热影响区最大平均冲击功为56J。     

热输入对激光焊接800MPa级微合金化碳锰钢接头显微组织和力学性能的影响

在不同热输入(1.27,1.52,1.90kJ·cm-1)下对800MPa级微合金化碳锰钢板进行了激光对接焊,研究了热输入对焊接接头显微组织、室温拉伸性能和-40℃冲击性能的影响。结果表明:热输入对焊接接头显微组织的影响很小,3种热输入下焊缝区和热影响区粗晶区的显微组织均为板条马氏体,热影响区细晶区的为细晶铁素体及其晶界处的马氏体-奥氏体(M-A)组元,混晶区的为尺寸不等的铁素体和M-A组元;随着热输入的增加,热影响区粗晶区的晶粒尺寸增大,细晶区的变化较小;热输入对焊接接头拉伸性能的影响很小,拉伸断裂位置均位于母材中;随着热输入的增加,焊缝区冲击功先增大后降低,当热输入为1.52kJ·cm-1时达到最大,冲击断口都为韧性断口。     

高氮钢电子束焊接接头组织与性能分析

高氮钢焊接技术的研究是高氮钢研制和应用的关键技术之一。采用真空电子束焊接方法,对4 mm厚的高氮钢进行了焊接,研究了焊接接头的组织和力学性能。研究结果表明高氮钢电子束焊接焊缝和热影响区的组织为奥氏体组织,当焊接束流为20 m A、焊接速度为6.5 mm/s时,接头抗拉强度最大为1 010 MPa,达到母材强度的92.7%。高氮钢电子束焊焊缝中氮逸失较少,氮含量下降不多,由0.74%下降到0.64%。     

高氮奥氏体不锈钢Cr22Mn18NiN MIG焊接接头组织性能研究

高氮钢焊接技术是高氮钢应用的关键技术之一,采用熔化极惰性气体保护焊接(MIG)方法,选用自制高氮钢焊丝对16 mm厚高氮奥氏体不锈钢进行焊接,分析了焊接接头显微组织、硬度、力学性能。结果表明,氮气的加入能够影响焊缝的结晶行为,不同比例氮气保护气氛下的焊接接头,焊缝区硬度均低于母材,20%氮气的加入对改善焊缝区域显微硬度效果最为显著,高氮奥氏体不锈钢焊接接头抗拉强度随着氮气比例的变化呈现先增大后减小的趋势。     

高氮钢复合焊接接头组织与力学性能研究

热输入对焊接接头组织与力学性能有重要影响。采用激光-电弧复合焊接方法,研究了不同电弧能量和激光能量下的接头组织、焊缝氮含量、拉伸与冲击性能及接头显微硬度。研究表明：焊缝组织为奥氏体+少量δ铁素体,焊缝中析出的δ铁素体随热输入加大而增多;当电流达到200A后,熔池液态金属中氮的溶解近于饱和,即使焊接电流增大,焊缝氮含量依然趋于恒定;而当激光功率增至2.0kW后,焊接过程中的匙孔维持在稳定状态,焊缝氮含量也近于恒定;拉伸断裂位置均在焊缝区,当焊接电流为200A时,平均拉伸强度最高,达到967.58MPa,当激光功率为1.6kW时,平均拉伸强度可达962.88MPa;焊缝冲击功随激光功率的增大呈先降低后升高的变化趋势,但随电流的增大其变化趋势相反;熔合线的冲击功随着焊接参数的变化呈现出相同的变化趋势,焊缝和熔合线的最大平均冲击功分别为47.60J和62.85J;拉伸和冲击的断裂形式均为韧性断裂;焊缝区显微硬度最低,导致拉伸测试时均断裂于焊缝区。     

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。     

热输入对12MnNiCrMoV钢薄板焊接接头粗晶热影响区组织和性能的影响

分别在9.2,10.4,12.2,21.0kJ·cm-1焊接热输入下对12MnNiCrMoV钢薄板进行对接焊,研究了焊接热输入对焊接接头粗晶热影响区显微组织、晶粒尺寸、硬度和冲击性能的影响;为了确定不同热输入下接头粗晶热影响区的焊接热循环曲线,对焊接过程的温度场进行了有限元模拟。结果表明:随着焊接热输入增大,粗晶热影响区的组织变化并不明显,均为粒状贝氏体和块状铁素体,但晶粒尺寸逐渐变大,-20℃冲击韧性和维氏硬度均逐渐降低;晶粒粗化是粗晶热影响区产生脆化与软化的最主要原因;通过有限元模拟可知,随着热输入增大,粗晶热影响区相同位置处的峰值温度逐渐升高,并且在高温停留的时间延长。     

热输入对电子束焊接头组织与性能的影响研究

研究了不同热输入对30Cr Mn Si Ni2A超高强度钢电子束焊接接头组织与性能的影响。研究结果表明:不同热输入可以得到不同的焊缝截面形貌,焊态下焊缝区域组织以粗大的板条马氏体为主,并有少量的残余奥氏体,热输入对焊态下的组织形貌没有明显的差异影响。经过900℃油淬和低温回火后,利用扫描电镜观察发现焊缝和热影响区的显微组织主要为回火马氏体和残余奥氏体,且随着热输入的增加导致晶粒尺寸稍微增大,焊缝和热影响区相比,组织细且均匀。同时进行了抗拉强度、冲击韧性和显微硬度检测,数据说明随着焊缝热输入的增加接头的强度、冲击韧性会随之降低且数值趋于稳定,显微硬度值有下降的趋势但不明显。     

高氮钢双面双弧TIG焊接接头组织性能研究

采用双机器人协同双面双弧TIG焊接方法,通过使用不同比例混合的Ar-N_2保护气对高氮奥氏体不锈钢进行TIG焊接,分析了焊接接头显微组织、硬度和力学性能,研究了N_2的加入对焊接接头组织性能的影响。结果表明,焊缝凝固模式始终为A模式,但是N_2的加入会改变焊缝区微观组织形貌;硬度测试显示,焊缝区硬度值均低于母材硬度值并高于热影响区硬度值;接头抗拉强度先增大后减小,拉伸断口为韧性断裂,且均断裂于焊缝位置;     

热输入对双相钢药芯焊丝电弧焊接头组织和性能的影响

对2205双相不锈钢板进行了药芯焊丝电弧焊,研究了不同热输入(8.32,11.02,14.04,17.39kJ·cm~(-1))对焊接接头显微组织、铁素体含量、冲击性能、显微硬度和耐点腐蚀性能的影响。结果表明:2205双相不锈钢接头焊缝、熔合区及热影响区均由奥氏体和铁素体组成,铁素体含量随着热输入的增加而逐渐降低;焊接热输入在14.04kJ·cm~(-1)时,接头区域铁素体体积分数基本满足40%～60%的要求;随着焊接热输入的增加,接头焊缝和热影响区的硬度略有降低,焊缝金属的冲击吸收功先升高后下降,热影响区的点腐蚀速率变化不大,焊缝的点腐蚀速率则先下降后升高;焊接热输入在14.04kJ·cm~(-1)时,2205双相不锈钢焊接接头的耐点腐蚀性能最好。     

热循环对13MnNiMoR钢焊接热影响区显微组织和韧性的影响

通过系列焊接热模拟试验,研究了焊接热输入和焊接峰值温度对13MnNiMoR钢焊接热影响区显微组织和冲击韧性的影响。结果表明:随着焊接热输入的增加,试验钢粗晶热影响区(CGHAZ)组织中粒状贝氏体的含量增加,贝氏体铁素体板条尺寸增大,冲击韧性降低;随着焊接峰值温度的降低,热影响区的组织和韧性呈现明显变化,其中当峰值温度处于γ+α两相区(800℃)时,临界热影响区(ICHAZ)组织中形成多边形铁素体+大量的马氏体/奥氏体(M/A)组元,严重恶化了冲击韧性,成为整个热影响区中最薄弱的区域。     

厚板SA508-3钢NG-SAW焊接接头的组织和性能

针对SA508-3钢,采用窄间隙埋弧焊方法对厚度100 mm钢板进行了焊接,分析不同焊接热输入下焊接接头的低温冲击、硬度分布、抗拉强度、弯曲性能,并对接头的显微组织和断口形貌进行了观察.试验结果表明,随着焊接热输入的增加,焊接接头中焊缝的冲击韧性逐渐增加,热影响区冲击韧性不断下降.不同焊接热输入下,焊接接头均有较好的韧...     

Q345B低碳钢/20Mn23Al无磁钢异种钢焊接接头的组织及性能

采用E316LT0-1不锈钢焊丝对Q345B低碳钢和20Mn23Al无磁钢进行熔化极气体保护焊,研究了焊接接头的显微组织和力学性能.结果表明:接头填充焊层组织主要为骨骼状δ-铁素体和奥氏体,打底焊层组织主要为树枝状铁素体和奥氏体;Q345B钢侧过热粗晶区组织为贝氏体和魏氏体,相变重结晶区组织为珠光体和铁素体,20Mn23Al钢侧热影响区组织为孪晶奥氏体和少量铁素体;母材和焊缝中的合金元素发生互扩散,Q345B钢和20Mn23Al钢侧扩散层厚度分别约为15,25μm;接头拉伸性能优于Q345B钢但略差于20Mn23Al钢,接头焊缝区硬度最大,热影响区次之.     

高氮钢TIG焊接数值模拟及组织性能分析

采用TIG热源进行高氮钢焊接研究,通过设置合理工艺,高氮钢可实现无微裂纹、无气孔的良好连接。采用有限元方法对高氮钢焊接的热力过程进行模拟,结合光学显微镜和扫描电镜等表征方法对接头的微观组织进行分析,同时对接头进行抗拉强度测试。结果表明,高氮钢TIG焊接头平均拉伸强度可达950 MPa。焊缝微观组织主要为粗大的奥氏体枝晶及少量铁素体。拉伸结果表明该接头为韧性断裂,断口表面有多种尺度的韧窝。     

DP780高强度钢MAG焊搭接接头的组织和拉剪性能

利用扫描电镜、拉伸试验机等研究了不同热输入时DP780钢板熔化极活性气体(MAG)保护焊搭接接头的组织和拉剪强度,并对其拉剪断裂机理进行了讨论。结果表明:热输入在93～205J·mm-1范围内,接头的强度随着焊接热输入的增大而增大;焊接热输入较低时,接头上熔合区出现夹杂物聚集,减小了接头的有效承载面积,成为接头力学薄弱区;焊接热输入较高时,接头下板热影响区的马氏体分解,强度下降;接头熔合区和热影响区的断裂都属于韧性断裂。     

打底焊热输入对SAF2507双相不锈钢焊接接头性能的影响

主要研究了不同的焊接热输入对SAF2507超级双相不锈钢焊接接头的组织、硬度以及耐蚀性的影响,采用5种不同的TIG焊电流来控制焊接热输入。试验结果表明,在焊接热输入为8.6k J·cm-1时焊接熔池区奥氏体含量最高,平均硬度值最大,耐蚀性达到最佳。阶梯硬度试验结果表明,随着焊接热输入的增加,热影响区宽度也随之增加。     

CAP1400蒸汽发生器压力边界焊接接头的显微组织

使用光学显微镜和扫描电镜研究了CAP1400蒸汽发生器压力边界焊接接头的显微组织,该压力边界焊接接头由SA508Gr.3Cl.2钢母材、热影响区、堆焊层和对接焊缝组成。结果表明:接头母材的显微组织为细小回火贝氏体,焊接热影响区的为粗大马氏体,不锈钢堆焊层的为柱状奥氏体和少量铁素体,镍基合金堆焊和对接焊缝的组织主要为柱状奥氏体;在多层多道焊接热循环作用下,不锈钢堆焊层和镍基合金对接焊缝中的奥氏体都发生了再结晶,奥氏体基体上有碳化物析出相。     

焊接热输入对自保护药芯焊丝焊接X80管线钢接头组织和性能的影响

以自制自保护药芯焊丝为焊接材料,采用单面焊双面成形技术在三种热输入下焊接了X80管线钢板,研究了焊接热输入对接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着焊接热输入的增大,焊缝区针状铁素体量减少,热影响区的显微组织由贝氏体铁素体和粒状贝氏体转变为准多边形铁素体和多边形铁素体;随着焊接热输入的减小,焊缝区和热影响区试样的冲击吸收功均增大,冲击断裂方式由准解理或解理型的脆性断裂向韧窝型的韧性断裂转变;焊缝区和热影响区的硬度低于母材的,且热影响区的硬度略低于焊缝区的,随着热输入的增大,焊接接头的硬度整体有所下降。     

不同冷速下Q1100高强钢焊接热影响区粗晶区的组织转变特征

利用Gleeble-3500型热模拟试验机对Q1100高强钢的焊接过程进行模拟,采用热膨胀法结合显微组织与硬度测试,绘制了该钢的模拟热影响区连续冷却转变曲线(SHCCT曲线),研究了不同冷却速率下焊接热影响区粗晶区的组织转变特征和硬度变化规律。结果表明:在模拟焊接条件下,该钢的奥氏体化温度明显高于平衡状态下的奥氏体化温度;当冷却速率低于2℃·s~(-1)时,热影响区粗晶区为全贝氏体组织;当冷却速率为2~12℃·s~(-1)时,热影响区粗晶区为贝氏体和马氏体的混合组织;当冷却速率超过12℃·s~(-1)时,热影响区粗晶区得到全马氏体组织;随着冷却速率增加,焊接热影响区粗晶区的硬度逐渐增大。     

医疗器械用高氮不锈钢中厚板钨极氩弧焊接接头的组织与性能

采用钨极氩弧焊对7 mm厚的高氮不锈钢板进行了焊接,研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明:焊缝区和热影响区组织为奥氏体和δ-铁素体,当2%氮气加入保护气体时,焊缝强度明显提高,抗拉强度达到865 MPa,与母材(抗拉强度875 MPa)相当,且焊缝韧性也可获得提高;整个焊接接头具有良好的低温冲击韧性,-40℃时,焊缝区的冲击吸收功为70 J,熔合线附近的冲击吸收功为55 J,热影响区的冲击吸收功为60 J。