Q235B/304复合板焊缝元素扩散分析与性能研究

采用SMAW焊接Q235B/304双金属复合板。利用光学显微镜和EDS分析焊接接头显微组织及合金元素分布,测试焊接接头力学性能。结果表明,焊缝组织主要为奥氏体和少量δ铁素体。碳钢侧熔合线附近C元素发生了少量扩散,Mo元素稀释明显,Cr元素有少量稀释,Ni元素未出现明显稀释。THNi317-THA062焊缝金属扩散层及不锈钢侧焊道未出现明显的C元素扩散和合金元素稀释。焊接接头平均抗拉强度为501 MPa,焊缝和热影响区冲击功分别为129 J和65 J,焊接接头各区硬度均低于350 HV_(10),满足技术指标和使用性能要求。     

真空对称轧制304+Q235B复合板生产实践

针对304+Q235B复合板试制过程中出现的坯料出炉后鼓包、轧制开裂、探伤不合格等问题,确定了合理的坯料精整工艺、加热制度和轧制工艺,成功开发了以304+Q235B为代表的不锈钢复合板,综合合格率达到97%以上。     

304/Q235复合板多主元高熵化焊缝的组织与性能

对304/Q235复合板进行激光填粉焊接试验,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、材料万能试验机及电化学工作站等,对比分析了多主元高熵化CrNi₂MnTi_0.5Al_0.5焊料及Fe基焊料所得焊接接头的微观组织、物相结构、力学性能与电化学腐蚀性能,探索了焊缝填充材料对不锈钢复合板焊缝微观组织、接头性能的影响规律。结果表明,CrNi₂MnTi_0.5Al_0.5焊料焊缝区形成了FCC及Ti₃Al颗粒的双相结构,焊缝显微硬度仅为Fe基焊料焊缝区硬度的69%~75%。两种焊接接头都有较好的抗拉强度,拉伸试样都在母材区断裂。CrNi₂MnTi_0.5Al_0.5焊料焊缝区具有最佳的耐蚀性能,其腐蚀速率约为304不锈钢的41%。     

马氏体不锈钢/Q235复合板显微组织及性能研究

采用熔化极活性气体保护焊(MAG)工艺制备了马氏体不锈钢/Q235复合板,通过添加ER80-G过渡层提高复合板的冲击韧性.采用光学显微镜、显微硬度仪、扫描电镜对复合板的微观组织、显微硬度和冲击断口进行分析.结果 表明,试验制备的复合板界面具有良好的冶金结合.高强层由板条马氏体组成,硬度为380～420 HV;过渡层由针...     

TA1/Q235R爆炸焊接复合板界面组织及力学性能

通过扫描电子显微镜（SEM）和能谱扫描仪（EDS）等分析方法,结合力学性能试验,研究了TA1/Q235R爆炸焊接复合板的界面组织与力学性能。结果表明：TA1/Q235R在爆炸焊接后形成了规律的波状结合界面以及不均匀的漩涡状组织。漩涡组织主要由TiFe、TiFe2等脆性金属间化合物组成,漩涡组织中裂纹、夹杂物、脆性金属间化合物等缺陷导致界面的破坏易沿波形轨迹发生;钛/钢界面拉伸剪切强度达194 MPa,复合板的最大抗拉强度为440 MPa;拉剪断口表现为以脆性断口为主的混合断裂特征,断口特征表明漩涡组织中金属熔化层对钢侧的结合强度高于钛侧。板材拉伸断口为韧性断口。     

Q235/TA2复合板的焊接

钢／钛复合异种材料常规无法进行电弧焊接。设计了特殊的接头形式、采用合理的焊接工艺措施，完成钢／钛复合材料焊接的全过程，并满足产品设计技术要求。     

工具钢/Q235复合板爆炸焊接试验及性能研究

分析了工具钢／Q235碳钢复合板在爆炸焊接中易产生裂纹以及四个周边不焊接的原因。通过对复合板结合界面波大小及其抗剪强度分布规律的测试和研究,发现炸药爆速、界面波以及抗剪强度三者之间存在着一定关联,并指出近似于直接结合（也可称细波结合）的界面不仅结合强度满足要求,而且焊炸加载也较小,是最为理想的结合。在试验及分析的基础上对36块0．5－1．5m^2的T10／Q235成品复合板进行爆炸焊接,其焊合率大于98％且无裂纹,抗剪强度及抗弯曲性能均满足使用要求。     

TA2/Q235复合板用Ni基过渡层熔焊接头组织和性能

采用Ni基过渡填充材料,进行TA2/Q235复合板对接熔化焊试验,研究了接头组织形貌、成分分布、相组成及力学性能. 结果表明,近焊缝区,TA2覆层组织主要是板条α相,Q235基层组织为块状珠光体和铁素体;焊缝中Ti层组织主要为呈树枝晶生长的β相,并含有NiTi₂,Ni₃Ti,TiFe,TiFe₂和TiCr₂相,Ni基层中主要是γ-Ni,并含有少量Fe₃Ni₂,CrNi₂和(CrNiMo)化合物,Ti层与Ni基层之间存在宽约50 μm过渡层,过渡层中存在大量针叶状NiTi₂,NiTi金属间化合物,被CrNi₂相包覆,从Ti层到Ni基层,Ti元素缓慢下降,Ni元素先升高后降低,Cr,Mo元素波动升高;Ti层及与Ni基焊缝的过渡层中的金属间化合物和脆性相,提高了硬度,降低了塑韧性.     

轧制复合板及焊接接头组织与力学性能

为了能够更好的指导复合材料焊接工艺的制定,采用自熔等离子弧焊、埋弧焊和钨极气体保护焊3种焊接方法进行组合焊接。焊后通过金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱仪等分析方法,分析了轧制复合板及其接头的微观组织、界面元素分布、显微硬度及拉伸性能。结果表明,基材和覆材（复合材料的耐腐蚀层）界面元素扩散层厚度约10μm,由于增碳层和脱碳层的存在,显微硬度值随之升高和降低,抗拉强度达665 MPa,断口形貌呈韧脆混合断裂特征。焊接后,基材与过渡层焊缝界面扩散层厚度约5μm,基材与覆层焊缝界面扩散层厚度约3μm;第一道覆层焊缝由于受到多道焊缝焊接热的作用,铁素体体积分数含量达65%,平均显微硬度约380 HV0.2;接头抗拉强度与复合板相比降低约11%,断口韧窝大小、深度明显减小,断裂在焊缝处。     

TA2/Q235B钛钢复合板的焊接

钛钢复合板既可充分发挥基层和覆层各自材料的优点,也是节约贵金属最好的途径,具有明显的社会效应和经济效应,值得进一步应用推广.通过分析TA2和Q235B的焊接性,论述了钛与钢熔焊焊缝脆裂的机理,指出钛钢复合板焊接性能差的主要原因在于焊缝中产生了脆性的金属间化合物,从而导致焊缝在焊接应力的作用下发生开裂.根据钛钢复合板焊接的特点,通过大量的试验研究,作者提出了合理的钛钢复合板焊接接头形式和完善的焊接工艺措施,同时加强对施焊人员的培训管理,严格焊接全过程的控制,TA2/Q235B钛钢复合板的焊接难题得到成功解决.     

城市输水用Q235B+304不锈钢复合管环焊焊接工艺

不锈钢复合管内侧为具有耐腐蚀性能的不锈钢,外侧为具有一定强度的碳钢,成为新一代环保型输水管。为了研究8 mm+2 mm厚城市输水用Q235B+304不锈钢复合钢管的环焊焊接工艺,试验选用合理的焊接材料及坡口形式等,获得了复合板与复合板、复合板与碳钢板的焊接接头。通过拉伸、冲击、弯曲试验评价两种焊接接头的力学性能;通过检测接头不锈钢焊道化学成分,评估复合管焊接接头内侧不锈钢焊道的耐晶间腐蚀性能。结果表明,所采用的焊接工艺获得的接头力学性能满足技术要求且富余量较大,复合管接头不锈钢焊缝获得了A+(5%~10%)δ组织,耐晶间腐蚀性能优异。     

TA1/Q235钢复合板界面结构与结合特性

在Gleeble-1500热模拟试验机上对Q235钢与TA1进行复合试验的基础上,通过SEM、能谱分析、X射线衍射和电子万能试验机等测试方法对TA1/Q235钢轧制复合板界面元素扩散、相结构以及结合强度、各组元变形规律等进行了分析,研究结果表明,TA1/Q235钢复合材料的应力-应变曲线表现为动态再结晶型,随着总压下率的增大,Q235钢与TA1的变形程度差别减小。在高温复合时,钛与钢中的铁元素发生了互扩散,有一定的扩散层,钛元素相对于铁元素扩散更为活跃,扩散量也比较大。在一定温度和变形量下,结合界面生成了金属间化合物,生成的金属间化合物主要有TiC、FeTi、Fe2Ti。850℃时,主要生成TiC,也有少量Fe2Ti。900℃时,界面生成的化合物主要是Fe2Ti。     

热处理对热轧不锈钢复合板组织性能的影响

对热轧奥氏体不锈钢复合板的热处理工艺进行了研究,利用金相显微镜对基层碳钢组织进行了观察,通过剪切、拉伸及冲击等试验对热处理前后的界面结合性能及力学性能进行了研究,并对复层不锈钢耐蚀性进行了测量.结果表明,热轧不锈钢复合板基层碳钢组织主要为铁素体和珠光体,强度较低,复层不锈钢的耐腐蚀性也较差;快冷处理后,复合板的强度增加,但由于快冷基层碳钢产生了大量的马氏体和贝氏体组织,塑性明显下降.回火后试样的塑性有明显改善,但仍不能满足使用要求.快冷+缓冷处理后,碳钢层组织为较细小铁素体、贝氏体和少量珠光体,不锈钢复合板力学性能符合标准要求.热处理后的不锈钢复合板抗剪切强度均＞ 380 MPa,界面结合性好;复层不锈钢的腐蚀速率从热轧后的36.2 g/(m2-h)降低到了2 g/(m2·h)左右.最佳热处理工艺为高温(1000℃)快冷+低温(500℃)缓冷.     

A356浇覆温度对铝/钢复合板界面组织及力学性能的影响

先采用热浸镀铝?锌工艺对Q235钢板进行表面镀层处理,后将液态的A356铝合金定量浇覆于经预热的钢板表面,通过液固铸轧成功制备铝/钢复合板。运用光学显微镜(OM)、SEM观察界面结合与组织形貌,结合EDS、XRD分析界面物相成分,并测试微观硬度、室温拉伸和剪切强度。结果表明:随着浇覆温度的提高,复合板界面间隙消失,整体趋势上扩散层厚度逐渐增加。当浇覆温度为710℃及以上时,界面处会形成Fe3Al、FeAl、FeAl2、Fe2Al5和FeAl3相。在同一浇覆温度下,硬度整体趋势为在Q235和A356基体中保持稳定,而在从Q235侧距界面中心100μm至A356侧距界面中心100μm的范围内连续下降。抗拉强度和剪切强度都表现出先增加后减小的趋势,浇覆温度为710℃时,复合板的成形质量最佳,抗拉强度和剪切强度都为最大,分别为336.4 MPa和137.6 MPa。     

TA1/Q235循环累积变形复合的试验研究

通过Gleeble-1500热模拟试验机研究了不同变形温度和变形量的累积叠轧焊过程,借助扫描电镜、显微硬度仪等手段,对循环累积变形复合后的Ti/Q235复合试样的界面生成物、显微硬度进行分析.结果表明:两母材元素在界面反应生成化合物,主要有TiC和Fe2Ti;温度达到950℃,或累积变形量达到150%,界面显微硬度均有减小趋势;大变形使界面生成的脆性化合物受挤压破碎、变形、分散,有利于金属结合.     

Heat treatment process of bimetallic clad chromium cast iron by pipe made of carbon steel Q235/high centrifugal casting

采用离心浇铸制备外层为碳钢Q235,内层为高铬铸铁的双金属复合管。在不同温度（950、980℃）及不同冷却方式（空冷、水冷、风冷）下对复合管进行热处理试验。结果表明,试验温度下,空冷、水冷、风冷方式都可消除Q235钢铸态组织中的魏氏组织;水冷可提高复合管的硬度,但复合管出现严重畸变甚至开裂。合理的热处理工艺为950℃×1 h,空冷＋450℃×3.5 h回火＋350℃×3.5 h回火,可使复合管达到较高的硬度（60～63 HRC）,满足标准DL/T 680—1999《耐磨管道技术条件》的要求。     

Corrosion behavior of Cu/Al casting-rolled clad plates in different alkaline solution

The effect of pH value and different kinds of anions on the corrosion behavior of Cu/Al casting-rolled clad plates in the alkaline solution was evaluated by means of scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD), weight loss analysis, 3D confocal laser scanning microscopy (CLSM) and electrochemical test. Results show the corrosion mainly occurs on the aluminum side. The corrosion resistance of the Cu/Al decreases as the pH value increases. When pH≥12, the dissolution of the film layer is faster than the passivation process. The addition of Cl⁻ ions reduces the corrosion resistance of the Cu/Al clad plates, which leads to pitting corrosion. The higher the concentration of Cl⁻ ions, the more prone the pitting to occur. The addition of SO₄²⁻ ions causes the denudation of the samples. The corrosion resistance of the Cu/Al is better in the alkaline solution containing NO₃⁻ ions than that in the solution containing Cl⁻ ions or SO₄²⁻ ions. When adding SO₄²⁻, NO₃⁻ and Cl⁻ to the pure alkaline solution, the corrosion resistance of the Cu/Al clad plates decreases.