冷却速率对高氮钢焊缝组织和性能的影响

研究了水冷和空冷条件下高氮不锈钢焊缝金属微观组织和力学性能的变化规律,讨论了冷却速率对高氮不锈钢焊缝微观组织和力学性能的影响规律. 结果表明,冷却速率增加能够有效增加高氮钢焊缝金属中的氮含量,尤其对于含氮量0.85%的高氮含量焊丝,增氮效果更明显. 冷却速率增加对高氮钢焊缝金属抗拉强度提高程度取决于焊丝中的氮含量,对于低氮含量高氮钢焊丝,冷却速率增加能够显著提高焊缝金属抗拉强度,当焊丝中氮含量超过0.58%时,冷却速率增加对焊缝金属抗拉强度影响不大,最终接头强度达到850 MPa.     

Cr对G520不锈钢焊缝组织及力学性能的影响

采用Cr含量分别为10%,18%,26%,34%(质量分数)的金属型药芯焊丝焊接G520沉淀硬化不锈钢,研究了药芯焊丝中Cr含量对G520沉淀硬化不锈钢焊接接头组织以及力学性能的影响. 结果表明,4组焊接接头焊缝区组织均为奥氏体和δ铁素体,随药芯焊丝中Cr含量的增加,δ铁素体由点块状转变为网状和条状. 固溶于基体组织中的Cr含量、δ铁素体及Cr₂₃C₆的含量、奥氏体晶粒平均尺寸的综合作用影响着焊接接头拉伸性能及室温冲击韧性. 焊丝中Cr含量为26%时,G520沉淀硬化不锈钢焊接接头的抗拉强度为969 MPa,断后伸长率为20.8%,冲击吸收能量为60.7 J,焊接接头力学性能最优.     

不锈钢薄板(δ≤0.3 mm)的焊接工艺

研究了不锈钢薄板(δ≤0.3 mm)的TIG焊工艺,焊接电流为10～35 A,焊接速度为120～180 cm/min.通过力学性能试验,分析了焊缝的抗拉强度和断后伸长率与焊接工艺参数之间的关系,在焊接电流和焊接速度匹配的条件下,厚0.15 mm、0.2 mm、0.3 mm不锈钢薄板焊缝均可获得优良的抗拉强度和断后伸长率,性能指标与母材基本持平.金相检验表明,焊缝的金相组织为铸态奥氏体,组织粗大会导致焊缝的力学性能下降.X射线探伤表明,主要焊接缺陷是内凹,在焊接工艺参数合适的条件下,焊缝的一次探伤合格率超过95%.     

高氮奥氏体不锈钢氩弧焊的重熔特征

焊接性是影响高氮奥氏体不锈钢(高氮钢)应用的一个重要因素.为了研究高氮钢的焊接特性,对此钢进行氩弧焊重熔试验,分析了熔融时间对焊缝特性的影响.试验结果表明,随着熔融时间的增加,焊缝中铁素体的含量增加.同时发现焊缝中存在热裂纹、气孔等焊接缺陷.低熔点硫化物共晶相是焊缝具有较强裂纹敏感性的主要原因.熔融时间显著影响焊缝中气孔的形成.     

铝硅镀层钢激光填丝焊接接头组织和性能

对铝硅镀层热成形钢进行激光填丝焊接试验,研究填充焊丝对焊接接头显微组织、力学性能及拉伸失效机制的影响. 结果表明,在激光自熔焊条件下,焊缝中平均Al元素含量为1.90%(质量分数),显微组织为马氏体和粗大的δ铁素体,焊接接头抗拉强度和断后伸长率分别为1 340 MPa和1.80%,因δ铁素体与马氏体之间存在显著的硬度差(142 HV),拉伸时裂纹源于δ铁素体和马氏体之间的相界面. 在激光填丝焊条件下,焊缝平均Al元素含量降低至0.96%,由于填充焊丝对铝的稀释作用使得焊缝为全马氏体组织,焊接接头抗拉强度和断后伸长率分别提升至1 510 MPa和4.4%. 因填充焊丝同时对焊缝中的碳也有稀释作用,焊缝中马氏体硬度(491 HV)低于母材中马氏体(523 HV),拉伸时裂纹于马氏体内部萌生并扩展,最终断裂于焊缝.     

不锈钢308LT1-1药芯焊丝焊接接头显微组织及力学性能研究

随着我国不锈钢产量和表观消费量的增加,不锈钢药芯焊丝高效自动化焊接成为发展趋势。观察了308LT1-1药芯焊丝所焊接头的金相显微组织,测试了焊接接头的抗拉强度和伸长率,对拉伸接头进行了断口形貌分析。结果表明,焊缝的金相显微组织主要为奥氏体和少量的铁素体组织;焊接接头抗拉强度达到581 MPa,伸长率达到40.4%,符合GB/T 17853—1999《不锈钢药芯焊丝》标准;断口形貌为韧性断裂。     

电流换向速率对2219铝合金VPTIG焊缝的影响

研究开发了一种适用于铝合金材料的新型超快速变换变极性方波电弧焊接技术,以2219-T87高强铝合金为试验对象,分别采用常规变极性和超快变换变极性TIG电弧焊接工艺,研究了变极性电流的换向速率对焊缝气孔敏感性和接头力学性能的影响.结果表明,提高变极性电流上升沿和下降沿的变化速率,减少电流过零时间,可显著降低2219-T87高强铝合金焊接接头的气孔敏感性,焊缝中气孔数量明显减少甚至消除;由于焊缝熔合区的软化问题,焊接接头抗拉强度和断后伸长率的增加幅度不大,分别提高了8.97%和12.6%.     

热处理工艺对M390/304 CMT焊接接头微观组织及力学性能的影响

基于改善M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢焊接接头的力学性能特别是提高焊接接头硬度,以达到高端刀具生产的要求,对冷金属过渡焊接M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢获得的焊接接头进行不同工艺的热处理研究.采用拉伸、维氏显微硬度测试及扫描电镜(SEM)表征不同热处理工艺的焊接接头力学性能及微观组织演变,统计了不同热处理工艺下焊接接头中M390母材、M390细晶区和M390粗晶区等区域的碳化物分布,研究了不同热处理工艺下焊接接头的断裂机理.研究结果表明,在1 150℃水淬热处理工艺下焊接接头既满足刀具钢硬度的要求,又具有良好的力学性能,可以作为M390/304焊接接头的最佳热处理工艺,对应焊接接头的抗拉强度和断后伸长率为502 MPa和20.8%,抗拉强度和断后伸长率分别是焊态的98%和95%. 1 150℃水淬热处理工艺的M390母材、细晶区和粗晶区中碳化物平均尺寸最小,碳化物形貌以细小的块状均匀分布.淬火温度升高,抗拉强度和断后伸长率均呈现出先下降后升高的趋势,随着冷却速度的减小,抗拉强度和断后伸长率均呈现出下降的趋势.不同热处理工艺下焊接接头的断裂位置在M390粗晶区...     

1Cr22Mn16N高氮钢激光焊接Ⅰ.焊接保护气体组成和热输入对焊缝氮含量及气孔性的影响

利用CO2激光对1Cr22Mn16N高氮钢进行了焊接,研究了焊接热输入和保护气体组成对焊缝氮含量、气孔的影响.结果表明,在相同激光焊接热输入条件下,随着保护气体中氮含量的增加,高氮钢焊缝中的氮含量略有增加.当采用纯氩作为焊接保护气体时,焊缝氮含量随热输入的增加而减小;当保护气体中的氮比例达到一定比例时,焊缝氮含量随热输入的增加而增大.焊接热输入较小的条件下焊缝易产生气孔,较大的热输入将抑制焊缝中气孔的产生,而且保护气体中氮含量越高,焊缝中产生气孔的倾向越小.     

热处理温度对轻质中锰钢组织和力学性能的影响

采用室温拉伸、SEM、EBSD、TEM等分析检测技术,对在760～950℃热处理的轻质中锰钢的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明:经过不同温度热处理后,试验钢的显微组织均由铁素体和奥氏体两相组成。830℃保温10 min后水淬的试验钢可获得最佳力学性能,其抗拉强度为863 MPa,断后伸长率为47%,强塑积达到40 929 MPa·%。当热处理温度降低至760℃时,钢中奥氏体含量减少,使得奥氏体中固溶碳含量增加,导致试验钢抗拉强度增加,断后伸长率降低,且无机械孪晶形成;当温度升高至910～950℃时,奥氏体晶粒粗化,奥氏体体积分数增加,其抗拉强度和断后伸长率相应降低。试验钢在拉伸变形过程中,其强化机制以孪晶诱发塑性和微带诱发塑性为主。     

Effect of the cooling rate on the microstructure and mechanical properties of high nitrogen stainless steel weld metals

The microstructure and mechanical properties of high nitrogen steel(HNS) weld metals prepared under air-and water-cooling conditions are investigated, and the effect of the cooling rate on these properties is discussed. The results indicate that an increase in the cooling rate could significantly increase the nitrogen content in HNS weld metals, especially for weld metals with a nitrogen content of 0.85%.Moreover, increasing the cooling rate could result in an increase in the tensile strength of HNS weld metals, which is found to be strongly dependent on the nitrogen content of the HNS sample. For high nitrogen austenitic stainless steel welding wire with lower nitrogen content, increasing the cooling rate could significantly improve its tensile strength, but a higher cooling rate has no influence on weld metals with nitrogen content less than 0.58%. The tensile strength of the joint reached 850 MPa.     

不锈钢高频复合双钨极氩弧焊接工艺方法

针对双钨极TIG焊存在的电弧压力小、焊缝熔深浅等问题,提出了一种新型焊接工艺方法——高频复合双钨极TIG焊(high frequency hybrid twin-electrode TIG welding, HFHT-TIG焊),在双钨极氩弧焊的一个钨极上通以高频脉冲电流,达到提高电弧压力和挺度、搅拌熔池、细化晶粒、改善接头组织和力学性能的目的. 采用HFHT-TIG焊进行了6 mm厚奥氏体不锈钢焊接工艺试验,并与双钨极TIG焊接头进行对比. 结果表明,HFHT-TIG焊能够显著提高电弧挺度和电弧压力,焊缝表面成形更佳,横截面对称性更好,焊缝区的树枝晶组织更加细小,断口韧窝更加均匀和细密,接头的抗拉强度和断后伸长率分别提高了12.1%和30.2%.     

Filler metal selection for welding a high nitrogen stainless steel

Cromanite is a high-strength austenitic stainless steel that contains approximately 19% chromium, 10% manganese, and 0.5% nitrogen. It can be welded successfully, but due to the high nitrogen content of the base metal, precautions have to be taken to ensure sound welds with the desired combination of properties. Although no matching filler metals are currently available, Cromanite can be welded using a range of commercially available stainless steel welding consumables. E307 stainless steel, the filler metal currently recommended for joining Cromanite, produces welds with mechanical properties that are generally inferior to those of the base metal. In wear applications, these lower strength welds would probably be acceptable, but in applications where full use is made of the high strength of Cromanite, welds with matching strength levels would be required. In this investigation, two welding consumables, ER2209 (a duplex austenitic-ferritic stainless steel) and 15CrMn (an austenitic-manganese hardfacing wire), were evaluated as substitutes for E307. When used to join Cromanite, 15CrMn produced welds displaying severe nitrogen-induced porosity, and this consumable is therefore not recommended. ER2209, however, outperformed E307, producing sound porosity-free welds with excellent mechanical properties, including high ductility and strength levels exceeding the minimum limits specified for Cromanite.     

304不锈钢薄板列置双TIG高速焊缝组织与性能

相比常规速度不锈钢焊接,高速焊接过程中焊缝金属的凝固过程及组织形态将会发生变化,从而影响焊缝组织和性能. 对1.2 mm厚304不锈钢薄板对接,采用列置双TIG焊在焊接速度为3.0 m/min时获得了良好焊缝成形,并与常规速度单TIG焊接工艺相比,采用非标准拉伸试样测试了焊缝性能,并分析了其组织. 结果表明,高速双TIG焊接焊缝中心生成等轴晶,两侧树枝晶未形成对向生长的定向晶粒,焊缝抗拉强度及断后伸长率略低于母材;相比常规单TIG焊接工艺,高速双TIG焊接热影响区晶粒平均直径降低了10.3%,但焊缝中心晶粒平均直径增大了12.9%;焊缝抗拉强度和断后伸长率分别提高了4.3%和23.2%,焊缝中心硬度值略高于母材.     

氮含量对高氮钢PMIG焊接头组织和性能的影响

文中采用H307Mo焊丝,开展了高氮钢PMIG焊接工艺试验,重点分析了焊缝中氮含量对接头组织和性能的影响,并通过调整工艺参数,控制焊缝中氮的含量.结果表明,当焊缝中氮含量低于0.24%时,焊缝以FA模式凝固,焊缝组织为骨架状铁素体枝晶和奥氏体基体组成,并且随着氮含量的提高,铁素体含量降低,显微硬度逐渐下降;当焊缝中氮含量高于0.30%时,焊缝以A模式凝固,组织为单相奥氏体枝晶组织,随着焊缝氮含量的提高,奥氏体枝晶不断增大,显微硬度逐渐提高.随着氮含量的提高,焊缝中气孔逐渐增多,冲击韧性呈现先增大后减小的趋势.     

不锈钢超声-脉冲TIG焊缝的组织与性能

超声辅助TIG焊是一种新型高效焊接方法.前期研究中采用的是直流,而实际焊接中多用脉冲.采用超声辅助脉冲TIG焊方法焊接不锈钢1Cr18Ni9Ti,对焊接接头的组织和性能进行了分析,讨论了焊缝熔深增加、组织细化的机理.结果表明,施加超声振动后,焊缝熔深增加1倍以上,焊缝区组织细化,基值电流期间电弧压缩明显,接头抗拉强度和断后伸长率都有所提高.分析认为声流力是焊缝熔深增加的主要动力,声空化与声流搅拌的共同作用使焊缝组织细化.     

Effect of nitrogen addition to shielding gas on residual stress of stainless steel weldments

Abstract

The objective of the present study was to investigate the effect of nitrogen additions to the shielding gas on the ferrite content and residual stress in austenitic stainless steels. Autogenous gas tungsten arc (GTA) welding was applied on austenitic stainless steels 304 and 310 to produce a bead on plate weld. The delta ferrite content of the weld metals was measured using a Ferritscope. The residual stress in the weldments was determined using the hole drilling strain gauge method. The present results indicated that the retained delta ferrite content in type 304 stainless steel weld metals decreased rapidly as nitrogen addition to the argon shielding gas was increased. The welding residual stress increased with increasing quantity of added nitrogen in the shielding gas. It was also found that the tensile residual stress zone in austenitic stainless steel weldments was extended as the quantity of added nitrogen gas in the argon shielding gas was increased.