预应变下焊接接头冲击韧度及韧-脆转变的分析

以常用建筑结构钢(16Mn和Q235B)为研究对象，通过不同温度下的夏比冲击试验研究预应变对其母材和焊缝冲击性能的影响。结果表明，材料在预应变下无论是母材还是焊缝夏比冲击韧度均有所降低，韧一脆转变温度有所提高。5％预应变后的16Mn母材和焊缝其韧一脆转变温度均低于室温(20℃)，因此仍可在室温下安全使用；Q235B钢室温下冲击韧度较16Mn钢低，且预应变对母材影响更大，和未经预应变冲击值相比，降低了三倍有余。可以看出，Q235B钢的抗震性能较16Mn差。研究发现：为建立客观的材料韧度指标和进行更有效的安全分析时，预应变也应该作为一个考虑因素。     

Q235B焊接接头在预应变下断裂性能试验

以常用建筑结构钢Q235B为研究对象,进行了母材与焊缝在预应变下的冲击、拉伸和断裂韧度试验。结果表明,材料在预应变下无论是母材还是焊缝冲击韧度均有所降低,韧-脆转变温度有所提高,断裂危险性增加。预应变对焊缝冲击韧度的影响要较母材显著,而对母材断裂韧度的影响要较焊缝的显著。在重要结构用钢选材和安全分析时,预应变应作为一个考虑因素。     

强度匹配对钢结构梁柱节点断裂行为的影响

通过三维弹塑性有限元分析，采用裂纹张开位移CTOD作为断裂韧度参量，研究了梁柱节点梁翼缘焊缝强度匹配对其断裂韧度要求的影响，从而为梁柱节点的设计以及焊接材料的选择提供一定的依据。计算结果表明，梁翼缘焊缝高匹配焊缝的节点，柱翼缘发生屈服的范围较大：采用高匹配能够显著降低对其断裂韧度的要求；而低匹配焊缝区域的塑性区较大，Von Mises等效应力也较大，有利于裂纹的张开。因此，对于钢结构梁柱节点，梁翼缘和柱翼缘连接处采用高匹配焊缝能够显著降低其发生脆性断裂的可能性。有限元计算结果和试验结果相比较可以看出，钢框架梁柱节点采用Q235B钢其抗震性能较差。     

桥梁钢Q420qD断裂韧度CTOD失效评定图评估方法

由于桥梁钢断裂韧度CTOD评估时没有相应的产品标准或者行业规范规定其允许值δmin,无法直接开展韧度评估,因此提出了采用失效评定图评估方法将断裂试样假定为带缺陷构件的间接评估方法,并依据此方法完成了桥梁钢Q420qD的焊接接头母材、焊缝、热影响区的断裂韧度CTOD评估,验证了该方法的可行性。评估结果表明,桥梁钢Q420qD母材和热影响区相对焊缝更安全,焊缝在常温下断裂韧度CTOD合格,但低温下极有可能开裂。     

30CrMnSiNi2A钢焊接接头热处理后的组织与性能

研究了30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头热处理后的组织和性能。试验结果表明，该钢电子束焊接接头焊缝为典型的粗大针状马氏体加残余奥氏体组织，HAZ（热影响区）为中温组织，经过900℃油淬加低温回火处理后，焊缝和热影响区组织转变为回火马氏体和残余奥氏体。焊态下，由于母材的强度较低，此种电子束焊接接头的拉伸试验断裂部位均在母材；经过上述热处理，母材的强度有了大幅度的提高，焊缝的强度虽然稍有降低，但伸长率提高了将近1倍，获得了良好的综合力学性能。但上述热处理后，焊缝和热影响区的冲击韧度和断裂韧度值较低，这主要是因为中碳马氏体中含碳量略高造成的。焊缝由于组织细小且均匀，与热影响区相比，具有相对较高的断裂韧度。     

16Mn钢埋弧焊接头组织及其性能研究

采用交流和直流反接焊接工艺，在相同焊接速度下对16Mn钢进行自动埋弧焊接试验。研究了交流和直流反接两种型式下焊丝金属熔敷率、焊接接头金属组织以及接头的力学性能。结果表明：交流和直流反接两种型式下焊接获得的焊接接头均具有良好的力学性能；与直流反接焊接比较，交流焊接时焊丝金属熔敷率较高；交流焊接焊缝区金属中形成了魏氏组织，致使焊缝金属冲击韧度值降低：交流和直流反接两种型式下焊接获得的焊缝和热影响区金属冲击韧度值均高于母材的冲击韧度值。     

Q345B与20Mn23Al异种钢焊接接头显微组织及力学性能研究

为了改善变压器某些部件之间的连接问题，在生产中节省20Mn23Al的材料，降低成本，文中采用ER316L不锈钢焊丝进行Q345B/20Mn23Al异种材料CO₂气体保护焊，系统研究了焊接接头显微组织和力学性能。研究发现：焊缝主要为奥氏体和骨骼状的δ-铁素体，靠近Q345B钢侧的热影响区为粗大的珠光体和铁素体组织，而靠近20Mn23Al钢侧的热影响区为粗大的奥氏体；焊缝硬度最高，焊接热影响区(HAZ)次之，母材的最低，且20Mn23Al的硬度低于Q345B的；随着试验温度的降低，焊缝位置的冲击吸收功减小。     

10CrNi3MoV船体钢焊缝断裂韧度的试验研究

为了研究10CrNi3MoV高强度船体钢不同强度焊缝金属的断裂韧度,使用相关的不同强度焊条制作接头试样,进行了金属拉伸试验与裂纹尖端张开位移(CTOD)试验,并利用金相显微镜和扫描电镜对母材与焊缝金属以及相应的CTOD断口进行了微观分析.研究表明,随着焊缝金属强度的降低,其断裂韧度有明显的上升趋势.通过金相与断口分析,讨论了其内在的微观组织依据.对于10CrNi3MoV钢,适度的低强匹配有利于提升焊缝断裂韧度,比传统的等强或高强匹配获得更好的焊接接头安全性能.     

Q235低碳钢板冷金属过渡焊工艺研究

为了提高低碳钢冷金属过渡焊的焊缝质量,对6 mm厚的Q235钢板进行了I型坡口冷金属过渡焊试验,研究了不同工艺参数下的焊缝成形与接头力学性能。结果表明:Q235钢冷金属过渡焊的最佳工艺参数为焊接电流255A,焊接电压25.5 V,送丝速度7.5 m/s,焊接速度0.80 m/min。此工艺下的焊缝成形良好,接头拉伸试样断裂于母材位置,焊缝力学性能高于母材,焊缝硬度值达到274 HV。     

预应变下建筑用高强钢焊接接头断裂性能研究

对预应变下的建筑用高强刚Q420母材和焊缝进行拉伸、冲击和断裂韧度试验。实验结果表明:在预应变下,建筑用高强刚Q420焊缝与母材的冲击韧度都明显降低,韧—脆转变温度都明显提高;当材料的预应变加大时,其抗拉强度和屈服强度都明显提高,发生脆性断裂的可能性变大;当预应变为10%时,焊缝的韧—脆转变温度仍低于室温(20℃),可在室温条件下安全使用。该研究表明,预应变应作为材料使用安全分析的一个重要参考指标。     

动载下焊接接头断裂行为预测

焊接结构在动载下使用时,为保证安全使用,常常要求其接头具有足够断裂韧性值,但由于动载断裂韧度测试复杂且成本高,因此研究者试图使用静载下的试验结果对动载下断裂行为进行预测和评定。有鉴于此,本文测试了在不同加载速率下,典型建筑用钢焊接接头的断裂韧度值。在准确把握材料在动载荷下本构关系的基础上,通过局部法,实现了由静载断裂韧度值对动载下接头断裂行为的成功预测。表明基于威布尔应力的局部法可有效地评定接头在高加载速率下的断裂行为。     

Microstructure and mechanical properties of dissimilar welds between 16Mn and 304L in underwater wet welding

Dissimilar joint between 304L austenitic stainless steel and low-alloy steel 16Mn was underwater wet welded using self-shielded nickel-based tubular wire. Microstructure, mechanical properties and corrosion behaviour of dissimilar welded joints were discussed. Ni-based weld metal was fully austenitic with well-developed columnar sub-grains. Type II boundary existed between Ni-based weld metal and ferritic base metal in underwater welds similar to that in air welds. Major alloying elements distributed non-uniformly across the austenitic weld metal/16Mn interface. Maximum hardness values in wet welding appeared in a coarse-grained heat-affected zone at the 16Mn side, which possessed very low impact toughness. Underwater Ni-based welded joints fractured at Ni-based weld metal under tensile test. Ni-based weld metal had favourable corrosion resistance similar to 304L base metal.     

G115钢CMT + P焊接工艺及组织和性能

基于冷金属过渡加脉冲(CMT + P)的焊接方法,研究了新型回火马氏体耐热钢G115的焊接性以及焊接接头组织和性能. 结果表明,焊接接头经热处理后为回火马氏体组织,焊缝晶粒呈现出等轴晶和柱状晶两种不同的形貌,而焊接热影响区和母材晶粒均为等轴晶. 与焊条电弧焊(SMAW)相比,CMT + P焊接方法有效降低了热输入,大幅度减小了热影响区宽度,提高了焊接接头的拉伸性能和热影响区冲击韧性,焊接接头焊缝冲击韧性略有降低. 焊接接头的室温和高温拉伸断裂机理均为韧性断裂,室温拉伸断口的韧窝内存在一定量的析出相.     

大截面钢/铝摩擦焊接头力学性能及显微组织分析

针对大截面铸态纯铝与Q235钢异种金属.采用连续驱动摩擦焊技术进行焊接试验,通过光学显微镜观察、电子探针分析、常温和高温拉伸性能及硬度测试,探讨了其焊接接头的微观组织和力学性能.研究表明,大截面铸态纯铝与Q235钢间具有良好的摩擦焊接性,焊接接头强度等于或高于铝基材;高温条件下,试样均断于铝端母材,抗拉强度随着温度的升高呈现出明显的下降趋势,而伸长率随温度升高而增大;焊接接头在近缝区发生了晶粒细化,在粘塑性层内发生了一定程度的原子扩散,形成扩散层.     

DH36高强度钢摩擦柱塞焊工艺与接头组织性能

对高强度船体结构钢DH36钢板进行了摩擦柱塞焊工艺试验研究,对焊接接头微观组织、显微硬度、抗拉强度及连接界面处冲击吸收功进行了观察与测试,对连接界面处拉伸断口进行了扫描电镜观察.结果表明,采用优化摩擦柱塞焊工艺可成功实现DH36高强度钢和柱塞的冶金连接,焊缝区出现明显的硬化倾向,其显微硬度最高可达333 MPa;焊接接头抗拉强度高于母材,连接界面处拉伸断口具有微小等轴韧窝和解理断裂的混合特征,但接头连接界面处冲击吸收功为37 J±5 J,明显低于母材205 J.这是由于焊接热循环过程中在母材与柱塞连接界面附近产生了大量贝氏体及魏氏体铁素体组织导致的韧性降低造成的.     

机车车体Q345E钢Ar+CO_2+O_2三元混合保护气体MAG焊接头的组织和性能

选用富氩低氧化性的Ar+CO_2+O_2三元混合焊接气体(即Rich-argon Lower-oxidizability Ar+CO_2+O_2三元混合气体,简称RALO三元混合气体),通过与传统φ(Ar)80%+φ(CO_2)20%二元混合焊接气体(简称二元混合气体)相对比,研究机车车体Q345E钢MAG焊接头的组织和性能。试验结果表明,RALO三元混合气体的焊缝成形较为平滑、美观;三元混合气体的焊缝低温冲击韧性略高于二元混合气体,冲击吸收功A_(kv)(-40℃)值高出约13%;选用三元混合气体或二元混合气体进行焊接,MAG焊接头的组织特征上差别不大,即组织类型相同、形貌特征相似、晶粒尺寸相近,且焊接接头塑性良好,静载拉伸试验试样均断裂于远离焊缝的母材处。     

Cu基钎料MIG钎焊接头断裂行为分析

研究用Cu3SilMn钎料、Cu10Mn6Ni钎料分别MIG钎焊镀锌Q235钢板及1Cr18Ni9Ti不锈钢板。试验结果表明,在钎料／母材界面分别存在Si、Mn富集带,经XRD分析Si是以Fe2Si相形式存在,而Mn是以固溶体形式存在;用Cu3SilMn、Cu10Mn6Ni钎料钎焊镀锌Q235钢板接头抗拉强度试样均断在母材,抗拉强度为308．2－308．7MPa,钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢板,拉伸均断在钎缝,其抗拉强度分别是331．5MPa、423．6MPa;拉伸断口分析发现,断裂起裂点在搭接钎缝的根部,主要是母材成分与少量的钎料成分混合、溶解而成,是脆性断口;止裂点在钎缝金属中（Cu3SilMn钎料）或在近界面上（Cu10Mn6Ni钎料）,是塑性断口。     

双丝埋弧焊接头性能研究

在16Mn钢板上进行双丝自动埋弧焊工艺试验,得到了不同焊接速度下的焊件.对不同工艺参数下得到的焊接接头试样进行了拉伸试验、硬度测试以及金属显微组织观察,并计算了双丝自动埋弧焊时的熔敷率.结果表明:采用双丝埋弧焊得到的焊缝外形美观;金属熔敷率与焊接速度成反比;随着焊接速度的降低焊接线能量相应的增大,较长的高温停留时间会促...     

装配条件对X80钢外根焊接头成分与性能的影响

摘要： X80钢管道铜衬垫外根焊全自动焊接过程中,装配条件的改变对铜衬垫熔化导致的Cu元素向焊缝扩散及接头的力学性能具有一定影响。系统地分析了不同对口间隙与错边量对X80钢管道铜衬垫外根焊全自动电弧焊接接头的Cu元素含量和力学性能的影响。通过能谱分析和化学成分分析对焊缝中的Cu元素含量进行表征,利用拉伸试验、常温冲击试验及背弯和侧弯试验测量不同装配条件下接头的力学性能。结果表明,对口间隙大于1.0 mm或错边量大于3.0 mm的装配条件下焊缝成形质量差;在保证获得良好焊缝成形的条件下,对口间隙和错边量的增大会导致根焊层底部Cu含量的增加,但不同条件下焊缝的Cu元素含量均低于0.5%(质量分数),铜衬垫的使用对焊缝Cu元素含量影响不大。接头的力学性能测试结果显示,不同装配条件下得到的接头抗拉强度和冲击韧性差异较小,且拉伸试样均断裂在母材位置,热影响区的冲击韧性优于焊缝,而对口间隙和错边量的增加会降低接头的弯曲性能。 创新点： 研究了不同装配条件对X80钢管道铜衬垫外根焊接头的Cu元素含量和力学性能的影响,发现对口间隙和错边量的增大会导致根焊层底部Cu元素含量的少量增加及接头弯曲性能的下降,而对接头的抗拉强度及冲击韧性无显著影响。     

A7N01P-T4铝合金激光-MIG复合焊接头微区性能

以高速列车用14 mm A7N01P-T4铝合金为研究对象,对其激光-MIG复合焊接头的焊缝（WM）、热影响区（HAZ）两个微区以及母材（BM）进行微区拉伸、断裂韧度等性能测试,并结合金相、断口扫描等分析该种接头各区及母材的性能差异.结果表明,A7N01P-T4铝合金母材的抗拉强度最高,其次为激光-MIG复合焊接头热影响区,焊缝最差;接头热影响区的断裂韧度J_m（14）值最高,约为119.580 kJ/mm2,其抵抗裂纹扩展的能力是3个区域中最强的;Shapiro-Wilk正态性检验表明,A7N01P-T4铝合金激光-MIG复合焊接头的断裂韧度测试结果具有较高的可靠性.