Ti、N含量对焊接粗晶区晶粒尺寸及韧性的影响

利用焊接热模拟方法及析出相形貌观察,研究了不同Ti、N含量的高Nb管线钢焊接粗晶区的奥氏体晶粒尺寸及其分布规律、析出相对奥氏体晶粒尺寸及冲击韧性的影响.结果表明:焊接热影响区(HAZ)析出相粒子为富Ti的TixNb1-x(CyN1-y)复合粒子,其尺寸大多数在100 nm以下.分析认为高铌钢中Ti含量应控制在0.010%～0.015%间(Ti/N值在2～3间),该范围内奥氏体晶粒尺寸能被有效钉扎,冲击韧性值显著提高.     

低碳微合金Ti-Nb可焊钢中的N及其第二相粒子

研究了系列低碳微合金Ti-Nb可焊钢中的N含量对模拟焊接热影响区(HAZ)高温奥氏体晶粒尺寸和冲击韧度的影响及其第二相粒子的作用.对试样进行了大热输入焊接热模拟,测定了高温奥氏体晶粒尺寸和焊后试样中的冲击韧度值,并用透射电子显微镜萃取复型法观察了典型试样中第二相粒子(Ti,Nb)N的形态及分布特征.结果表明,钢中Ti、N含量及第二相粒子的尺寸和数目与高温奥氏体晶粒尺寸及冲击韧度值具有很好的对应关系;钢中的N由于生成了细小弥散分布的第二相粒子(Ti,Nb)N而细化了高温奥氏体晶粒,改善了焊后韧性.低碳微合金Ti-Nb钢中适宜的含氮量有一个范围.     

高Ti,Nb析出强化高强钢接头强度及焊接热影响区软化行为分析

采用混合气体（80％Ar＋20％CO2）保护焊对高Ti,Nb析出强化高强钢进行了焊接强度试验研究．结果表明,随着焊接热输入增大,接头强度有降低趋势．焊接热影响区较母材硬度降低,存在软化行为．粗晶区晶粒长大及10nm以下（Ti,Nb,Mo）（C,N）第二相粒子的溶解造成强化效果降低．未溶的（Ti,Nb,Mo）（C,N）第二相粒子固定了C,Mo元素,降低过冷奥氏体的稳定性,不能得到硬度较高的板条状马氏体或贝氏体,而形成硬度较低的粒状贝氏体．第二相强化效果的降低不能通过组织强化有效弥补,从而造成粗晶区软化．在细晶区热循环作用下,10nm以下第二相粒子粗化,使得偏离其临界强化尺寸,析出强化效果降低,造成细晶区软化．     

440MPa级含铌船体钢焊接粗晶区组织与性能

焊接热模拟试验表明,t8/5≤40 s时,低碳高铌钢焊接粗晶区奥氏体晶粒尺寸低于高碳低铌钢,低温冲击韧性高于高碳低铌钢.焊接粗晶区的组织主要以粒状贝氏体为主,当t8/5≤40 s时,粒状贝氏体主要以长条状存在;当t8/5>40 s时,粒状贝氏体则主要呈现块状,低碳高铌钢中粒状贝氏体的数量和尺寸远低于高碳低铌钢.Thermo-Calc计算析出平衡曲线表明,高碳低铌钢中第二相粒子的析出主要在1 200℃以上,平均尺寸大于120 nm.低碳高铌钢中第二相粒子的析出粒子主要分布在1 200℃以下,平均尺寸小于50 nm.低碳高铌钢中细小的第二相析出物有效阻碍了奥氏体晶粒长大,显著改善了焊接粗晶区的低温韧性.     

Nb含量和热输入量对X80管线钢焊接粗晶区的影响

以工业含铌X80管线钢为对象,研究了不同Nb含量条件下,焊接热影响区粗晶区中的原奥氏体晶粒和析出的状态;通过对焊接热影响区中粗晶区的热模拟实验,研究了不同热输入下,高Nb管线钢焊接粗晶区的晶粒粗化、显微组织演变、及大角晶界分布等情况。结果表明,高Nb钢的粗晶区范围更窄,粗晶区内的晶粒尺寸更小;经过双道焊的热循环后,高Nb钢粗晶区的析出尺寸更小,没有对韧性有害的大尺寸析出。此外,原奥氏体晶粒的粗化,以及显微组织中大角晶界密度的下降,明显降低了高Nb管线钢焊接粗晶区的韧性。     

Ti—Nb微合金钢焊接粗晶热影响区组织及韧性

利用碳萃取复型技术研究了Ti—Nb微合金钢及其模拟粗晶区(CGHAZ)中的第二相粒子，并利用OM、TEM及系列冲击试验对Ti—Nb微合金钢焊接粗晶区的组织及韧性进行了研究。研究结果表明，Ti—Nb微合金钢中含有大量的、尺寸细小的TixNb1-x(CyN1-y)粒子，粒子中Nb的相对含量在0．25—0．82之间，形状接近球形。这些粒子具有很高的稳定性，在焊接过程中这些粒子能有效地阻止奥氏体晶粒长大、抑制粗大贝氏体的形成、促进针状铁素体析出及M-A组元的分解，从而显著善低合金高强钢焊接粗晶热影响区的韧性，t8/5越大，这种改善作用越明显。     

含Ti微合金钢中的第二相粒子对焊接粗晶热影响区组织及韧性的影响

利用碳萃取复型技术研究了含Ti微合金钢及其模拟粗晶区 (CGHAZ)中的第二相粒子 ,并利用OM(光镜 )、TEM(透射电镜 )及系列冲击试验对含Ti微合金钢及一种成分相近的不含Ti低合金高强钢焊接粗晶区的组织及韧性进行了研究。研究结果表明 ,含Ti微合金钢中含有大量的、尺寸细小的TiN粒子 ,这些粒子非常稳定 ,在焊接热循环过程中能有效地阻止奥氏体晶粒长大 ,抑制粗大贝氏体的形成 ,促进针状铁素体析出及M -A组元的分解 ,从而显著改善低合金高强钢焊接粗晶热影响区的韧性 ,t8/5(80 0～5 0 0℃冷却时间 )越大 ,这种改善作用越明显     

稀土镧的添加对低合金高强钢粗晶热影响区韧性的影响

冶炼了不含La和含0.016 mass％ La的两组钢,分别在Gleeb3800热模拟机上进行100 kJ·cm-1线能量的焊接热模拟,并采用光学显微镜、场发射扫描电镜和透射电镜等观察了试验钢中粗晶热影响区的夹杂物和析出物特征、组织及断口形貌,分析了稀土La的添加对试验钢粗晶热影响区-20℃夏比冲击韧性的影响.结果 表明:在钢中添加0.016 mass％ La后,Mg-A1氧化物外附一层(Mn,Ca)S或TiN的复合夹杂物被改性为La2O2S和LaxSy,且夹杂物数量增多,尺寸减小,为针状铁素体的形成提供了更多的形核质点,导致在含0.016 mass％ La试验钢中形成了较多的针状铁素体.同时,更加细小弥散的(Ti,Nb) (C,N)析出物在含0.016 mass％ La试验钢中形成,在焊接热循环过程中可有效钉扎奥氏体晶界,有助于细化晶粒.此外,M-A岛的体积分数在含0.016 mass％ La试验钢中也更少.这些结果使得含0.016 mass％ La的试验钢的粗晶热影响区的低温韧性更好.     

Ti处理改善船体钢焊接粗晶区的低温韧性研究

采用Gleeble 1500D热模拟试验机对Ti和Al处理船体钢进行不同热输入焊接热模拟实验, 并利用OM和SEM研究了母材和热模拟粗晶区氧化物夹杂及显微组织. 结果表明: Ti处理钢中弥散分布的Ti氧化物具有良好的高温稳定性, 75 kJ/cm的焊接热输入对其形貌、成分及尺寸无影响, 能有效促进晶内针状铁素体(AF)形核长大. Al处理钢中以Al₂O₃为核心的复合夹杂高温易分解, 不能促进晶内AF形核. 线能量大于50 kJ/cm的大热输入条件下, Ti处理钢模拟粗晶区的低温韧性明显高于Al处理钢. t_8/5>40 s时, Ti处理钢中较多的晶内AF组织抑制了M-A岛形成, 细化了基体铁素体组织, Al处理钢中的TiN和Nb(C, N)第二相粒子粗化, 粗晶区晶粒异常长大, 大于Ti处理钢中的奥氏体晶粒尺寸.     

金属的焊接性

20091039440MPa级含铌船体钢焊接粗晶区组织与性能/杨银辉…//焊接学报.-2008,29(8):80~84焊接热模拟试验表明,t8/5≤40s时,低碳高铌钢焊接粗晶区奥氏体晶粒尺寸低于高碳低铌钢,低温冲击韧性高于高碳低铌钢。焊接粗晶区的组织主要以粒状贝氏体为主,当t8/5≤40s时,粒状贝氏体主要以长条状存在;当t8/5>40s时,粒状贝氏体则主要呈现块状,低碳高铌钢中粒状贝氏体的数量和尺寸远低于高碳低铌钢。Thermo-Calc计算析出平衡曲线表明,高碳低铌钢中第二相粒子的析出主要在1200℃以上,平均尺寸大于120nm。低碳高铌钢中第二相粒子的析出粒子主要分布在1200℃以下,平均尺寸小于50nm。低碳高铌钢中细小的第二相析出物有效阻碍了奥氏体晶粒长大,显著改善了焊接粗晶区的低温韧性。图8表2参10200910409Cr-1Mo多层熔敷金属的显微组织/王红鸿…//电焊机.-2008,38(7):16~19通过光学、扫描及透射电子显微分析等方法,对9Cr-1Mo多层多道焊熔敷金属焊态下冲击试样缺口处的显微组织进行了分析。结果表明:直接凝固形成的粗大的柱状晶和残余δ铁素体,是影响冲击韧性的因素;经...     

Grain refinement in coarse-grained heat-affected zone of Al–Ti–Mg complex deoxidised steel

The particles and microstructure characteristics of coarse-grained heat-affected zone (CGHAZ) in Al–Ti–Mg killed steels with different Al contents were investigated. The results show that inclusion in high Al steel consists of Al–Mg oxide surrounded with a layer of MnS. However, inclusion in low Al steel is Al–Ti–Mg oxide covered with a layer of MnS, effectively promoting the formation of acicular ferrite. The precipitates of both steels are (Ti, Nb)N, the finer and more dispersed inclusions and precipitates in low Al steel can effectively inhibit austenite grain growth by grain boundary pinning during the thermal cycle. The fine-grained microstructure is obtained in CGHAZ of the low Al steel due to the pinning effect of finer particles and the high density of acicular ferrite.     

Microstructure and mechanical performances of CGHAZ for oil tank steel during high heat input welding

Microstructure and mechanical performances of the coarse grain heat-affected-zone (CGHAZ) for oil tank steel with different Ti content were investigated through Gleeble-3500, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and energy dispersive spectrometer. The results show that the strength and low-temperature toughness of base material are significantly improved for the high titanium content steel, but the impact toughness of CGHAZ is seriously deteriorated after the high heat input welding and declined sharply with the heat input increasing, while the effects of heat input on impact toughness are very weak for the low titanium content steel, impact toughness of which is gradually larger than that of high titanium content steel with the welding heat input increasing because of the granular bainite increasing, TiN particle coarsening, and (Ti, Nb) N composition evolution during the high input welding for high titanium content steel.     

Influence of Ti/N ratio on simulated CGHAZ microstructure and toughness in X70 steels

Abstract

Three API 5L X70 steels with different Ti and N contents and otherwise identical chemistry were selected to investigate the effect of Ti/N ratio on the toughness in coarse grained heat affected zone (CGHAZ). A Gleeble 3500 thermomechanical simulator was used to simulate the thermal profile of CGHAZ of double submerged arc welding process. The microstructure was examined by optical microscopy. Statistics of CGHAZ grain coarsening were compiled by measuring the prior austenite grain size. Toughness of the simulated CGHAZ regions was evaluated by Charpy V-notch testing at ?20 and ?40°C. Morphology of the impact fracture surface was investigated using SEM. Steel B with Ti/N ratio of 3·22 (slightly below stoichiometric) showed slightly higher toughness in the simulated CGHAZ due to higher volume fraction of austenite grains less than 80 μm in diameter.     

氮含量对含Ti-Nb的X70管线钢焊接热影响区组织及冲击韧性的影响

采用中频真空感应炉冶炼了两种不同N含量的X70管线钢。利用Gleeble-2000热模拟研究了两种钢焊接热影响区的组织及冲击性能。采用三丝埋弧焊对两种钢分别进行了焊接,随后采用光学显微镜和冲击试验研究了两种钢的焊接接头组织及冲击韧性。结果表明:在N含量高的钢中发现了尺寸为20~50 nm、弥散分布的(Ti,Nb)(C,N)粒子,而N含量低的钢中只存在少量尺寸为50~100 nm的(Ti,Nb)(C,N)粒子。细小、弥散的(Ti,Nb)(C,N)粒子抑制了晶粒的长大,细化了晶粒,对稳定试验钢的热影响区冲击韧性有利。     

铁路货车用TCS345不锈钢焊接热影响区韧性分析

利用 thermol-cal 软件获得一定成分体系下铁路货车用 12%Cr 铁素体不锈钢的相图,结合相图对 12%Cr 铁素体不锈钢的焊接过程进行分析.利用光学显微镜、扫描电镜分析 12%Cr 铁素体不锈钢的焊接热影响区为铁素体和马氏体以及碳、氮化物组成的粗晶区和细晶区两部分.结果表明,铁素体晶粒的尺寸与马氏体的含量是影响热影响粗晶区韧性的主要因素.当母材中的碳、氮化物颗粒尺寸在 2～5μm 时,具有最优的冲击性能;当母材中碳+氮含量为 0.02% 左右时,在文中试验条件下粗晶区的马氏体含量为 40%,焊接接头粗晶区具有 -22 ℃的最低韧脆转变温度.

Abstract：

The transformation temperature phase diagram of 12% chromium steel is obtained by using Thermal-cal software. Process of welding 12% chromium stainless steel is analysed with the phase transformation temperature scope. The heat-affected zone (HAZ) of the weld joints is observed with optic microscope and scanning electronic microscope, which the microstructure consists of ferrite, martensite, coarse grain heat-affected zone (CGHAZ), fine grain heat-affected zone (FGHAZ) and Ti(C/N). The key elements that affect toughness of CGHAZ are ferritic grain size and martensitic content. The base material has the best impact toughness when grain size of Ti(C/N) reaches 2-5μm. The lowest ductility-brittle transition temperature in CGHAZ is -22 ℃ when content of carbon plus nitrogen in base material is about 0.02% and martensitic content in CGHAZ is 40% under some certain welding procedure.     

热循环对高铌管线钢焊接热影响区冲击韧性的影响

采用Gleeble-3500型热模拟试验机,研究了焊接热循环对Mn-Mo-Nb和高铌 HTP X80管线钢焊接热影响区(HAZ)冲击韧性的影响.结果表明,随焊接热输入量的增加,两种X80管线钢粗晶HAZ的冲击韧性均降低,但在相同的焊接热输入条件下,高Nb钢粗晶HAZ的冲击韧性均高于Mn-Mo-Nb管线钢.其原因是高Nb钢中由于未溶Nb(CN)状的存在,抑制奥氏体晶粒长大,在高的线能量条件下,能够保证奥氏体晶粒的细小均匀.     

10Ni8CrMoV钢热影响区粗晶区在二次焊接热循环中的组织转变与韧性

采用焊接热模拟试验及金相、透射电镜分析技术研究了10Ni8CrMoV钢一次热循环的粗晶区在二次热循环过程中的组织转变与韧性特征,结果表明:由于马氏体板条间奥氏体薄膜的存在,10Ni8CrMoV钢在二次热循环作用下仍具有良好的低温冲击韧度,再热粗晶区、临界再热粗晶区均未出现局部脆化现象。但试验钢临界再热粗晶区因发生组织遗传,其低温冲击韧度相对于一次热循环粗晶区稍有降低。