690 MPa级ULCB熔敷金属组织与强韧化规律

 采用传统的高强钢焊接材料焊接690 MPa级低碳铜沉淀强化钢时,仍需严格控制热输入、预热温度、层间温度,这使得低碳铜沉淀强化钢的优良性能和可节约生产成本的优势得不到很好地发挥。通过采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)等表征方法,研究了不同质量分数的Si/Mn/Ni配比对690 MPa级超低碳贝氏体(ULCB)熔敷金属的组织及强韧性能的影响,为690 MPa级低碳铜沉淀强化钢配套的焊接材料的工程化应用提供一定的技术支持和积累。结果表明,690 MPa级超低碳贝氏体(ULCB)熔敷金属组织主要由板条贝氏体、粒状贝氏体和针状铁素体组成。当Si质量分数为0.16%、Mn质量分数为1.46%时,熔敷金属组织细化,冲击韧性得以提升,但Si含量过低易使贝氏体铁素体呈块状,导致韧性提升有限。而当Si质量分数为0.29%、Mn质量分数为1.02%时,Ni含量增加,贝氏体铁素体板条呈细长条状,显微组织相互交错分布,使熔敷金属冲击韧性显著改善。相变位错强化受贝氏体开始转变温度(B_s)影响,这是影响ULCB熔敷金属强度的主要原因。ULCB熔敷金属中夹杂物主要分布在贝氏体铁素体的板条亚结构间,少量成为针状铁素体的形核质点,促进针状铁素体形核,因此,对熔敷金属中的夹杂物进行控制,可进一步发挥超低碳贝氏体熔敷金属的潜力,提高其韧性。     

焊接方法对1000MPa级熔敷金属组织及力学性能的影响

在相同热输入下分别采用熔化极活性气体保护焊(MAG)和钨极氩弧焊(TIG)进行1 000 MPa级熔敷金属试验,通过光学显微镜、透射电镜及断口分析等手段研究焊接方法对其组织和性能的影响. 结果表明,MAG焊熔敷效率明显高于TIG焊,MAG焊中出现了明显的"指状熔深". MAG焊熔敷金属及道间热影响区组织明显较TIG焊粗化. TIG焊熔敷金属组织细化、分布取向多样化且均匀分布的较多残余奥氏体是TIG焊低温冲击韧性优异的原因之一;MAG焊中生成大量非金属夹杂物易成为解理断裂起裂源,是导致熔敷金属冲击韧性恶化的因素之一. TIG焊力学性能明显优于MAG焊,这与焊接方法所导致的组织构成及夹杂物有直接关系.     

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960 MPa级高强钢粗晶区组织及性能的影响

 采用Gleebe-1500D试验机对960 MPa级高强钢热影响区粗晶区(CGHAZ)组织进行模拟,研究了该高强钢在不同冷却时间下的组织变化与冲击性能的关系。结果表明：该钢热模拟粗晶区在冷速较高时主要生成板条马氏体。冲击吸收功随[θ8/5]的增大先增加后减小,当[θ8/5]为20 s时,冲击韧性最佳达到149 J,组织主要为大角度交错的板条马氏体。随着冷速降低转变为贝氏体组织、M-A组元后,冲击性能严重降低,粗晶区发生明显软化。该钢适合小热输入焊接,以保证焊接热影响区粗晶区的性能。     

440 MPa级高强钢焊条熔敷金属组织与低温冲击韧性研究

为满足440 MPa级高强钢对焊接材料的需求,研制了三种焊条,并进行了熔敷金属焊接试验,使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段研究了熔敷金属组织与低温冲击韧性.结果表明,随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,熔敷金属的-40℃平均冲击吸收功从35.7 J逐渐增至96.3 J,低温冲击韧性逐渐提高;随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,虽然熔敷金属中M₂₃C₆型碳化物含量逐渐增大,但是熔敷金属的CCT曲线逐渐右移,相变温度逐渐降低,使得针状铁素体含量逐渐增加,铁素体板条尺寸逐渐减小和板条间交织状分布趋势逐渐增强,M-A组元含量及尺寸逐渐减小,是低温冲击韧性逐渐提高的主要原因;含Cu熔敷金属中夹杂物外层会形成CuS,针状铁素体形核更容易,有利于低温冲击韧性提高.     

Mo对690 MPa低合金高强钢熔敷金属力学性能的影响

焊接效率是海洋平台及船体建造的关键,不预热焊接能够显著提高焊接施工效率、降低建造成本。文中采用焊条电弧焊在不预热条件下制备了2种Mo含量不同690 MPa低合金高强钢熔敷金属,对其组织和性能之间的关系进行了分析。研究发现,Mo元素对熔敷金属微观组织、相变过程、塑性及强韧性具有显著影响。在成分体系0.02%～0.03%C,4.4%～4.5%(Mn+Cr+Ni),0.23%～0.60%Mo条件下,通过Mo元素调控获得细化、良好塑性、高强韧性熔敷金属组织。细小、良好塑性组织在冲击过程中能够抑制裂纹萌生和扩展,显著提高低温冲击韧性。然而,组织细化与塑性提高对于韧性改善机制存在显著差异,细化晶粒能够提高晶界密度进而阻碍裂纹扩展,塑性良好的组织能够抑制裂纹萌生并阻碍其扩展。在0.03%C,4.4%(Mn+Cr+Ni),0.23%Mo成分体系及不预热焊接条件下,获得了抗拉强度742 MPa,-50 ℃冲击吸收能量82～114 J(平均值103 J)的熔敷金属。创新点： (1)研究了不预热条件下成分体系0.02%～0.03%C,4.4%～4.5%(Mn+Cr+Ni),0.23%～0.60%Mo中,Mo元素对熔敷金属微观组织和强韧性的影响及其机制。(2)通过Mo元素调控获得细化、良好塑性、高强韧性熔敷金属组织,结合断口观察阐明了组织细化、组织塑性对熔敷金属韧性的影响机制。     

1100、1400 MPa级低合金高强钢SH-CCT曲线及冷裂敏感性

采用Formastor-FⅡ全自动相变仪、光学显微镜(OM)与维氏硬度计等设备，对比研究了800～500℃冷却时间(t_8/5)对1 100、1 400 MPa级试验钢粗晶热影响区组织转变和性能变化的影响规律。结果表明：当LG1100QT钢t_8/5<30 s、LG1400QT钢t_8/5<60 s时，试验钢热影响区均为细小的板条马氏体组织；随着t_8/5(150→300→2 000 s)延长，热影响区组织由板条马氏体→板条马氏体/贝氏体+粒状贝氏体→粒状贝氏体+铁素体+珠光体构成演化，且晶粒尺寸逐渐增大，组织粗化。在相同冷速下，LG1100QT钢组织转变均比LG1400QT钢提前，即LG1100QT钢热影响区中先开始出现贝氏体、珠光体等组织转变，这与钢中合金元素的含量有关；LG1100QT钢、LG1400QT钢热影响区硬度随t_8/5的延长呈下降趋势，这是由于组织构成由板条马氏体向贝氏体类及铁素体/珠光体组织演化所致。当LG1100QT钢t_8/5时间超...     

1 000 MPa级高强钢熔敷金属强韧化机理分析

自主设计4种不同镍含量(ω_Ni)的Ni-Cr-Mo系焊丝，采用TIG焊制备1 000 MPa级高强钢熔敷金属.利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等对不同镍含量的熔敷金属微观组织进行表征，通过拉伸、冲击、硬度试验对熔敷金属力学性能进行测试，探求镍含量对1 000 MPa级高强钢熔敷金属强韧性机理的影响规律.结果表明，不同镍含量熔敷金属组织均由板条马氏体、板条贝氏体、联合贝氏体和残余奥氏体组成；镍含量不同，微观组织不同；随着镍含量增加，柱状晶宽度增大，板条马氏体、联合贝氏体和残余奥氏体增多，板条贝氏体减少，熔敷金属强度提高，塑性降低；当ω_Ni为5.44%时，强韧匹配最佳，屈服强度为1 005 MPa，-50℃下冲击吸收能量为95 J.