水玻璃波美度对复合粉粒和实心焊丝堆焊合金组织及性能的影响

采用“复合粉粒+H08A实心焊丝”自保护明弧焊方法制备了高铬耐磨合金,借助X射线衍射仪、扫描电镜、电子能谱仪和磨损试验机,研究了硅酸钠型水玻璃的波美度对其组织及性能的影响。结果表明,混合粉末经水玻璃粘结造粒后,电弧燃烧稳定且飞溅减少;随着水玻璃波美度的提高,合金组元的过渡系数明显提升,组织从典型的亚共晶转变为过共晶结构,其中初生M_(7)C_(3)的体积分数显著提升。当水玻璃波美度为25时,堆焊合金耐磨性最好,是波美度为0时的7.6倍。随着水玻璃波美度的提高,合金耐磨性显著改善,磨损机制由微切削和微剥落的共存方式转变为以微剥落为主。

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.

长石对明弧堆焊合金的组织及耐磨性影响

采用侧向添加活性剂的方法研究了长石含量对复合粉粒和实心焊丝明弧堆焊合金的组织及耐磨性影响。借助高速摄像仪分析电弧形态;通过X射线衍射仪、扫描电镜及其附属电子能谱仪和磨损试验机研究堆焊合金的组织及耐磨性。结果表明:添加含长石活性层的挡块后,电弧扩张,形态由钟罩形改变为半球形,这使电弧覆盖面积增加,堆焊合金的粉粒填充量提高,初生M_(7)C_(3)相先从细条状转变为板条状,耐磨性显著增加,但长石过量后,电弧往外扩展过多,对实心焊丝的预热增强而提高其熔化量,粉粒填充量轻微下降,初生M_(7)C_(3)相减小,耐磨性下降。

Cr对Fe-Cr-C-Nb-V系堆焊合金组织及耐磨性的影响

通过埋弧堆焊将复合粉粒与H08A实芯焊丝制成Fe-Cr-C-Nb-V系堆焊合金,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)研究Cr含量对其组织和耐磨性的影响。结果表明:Fe-Cr-C-Nb-V系堆焊合金组织由α-Fe与沿晶γ-Fe等基体和(Nb,V)C、M7C_(3)、M_(3)C(M为Fe,Cr,V等)等硬质相组成;随Cr含量增加,针状铁素体数量减小,奥氏体体积分数增加,(Nb,V)C相尺寸及数量基本稳定,沿晶(Fe,Cr,V)_(7)C_(3)碳化物的数量增加,形貌由点状变为枝状。湿砂橡胶轮式磨损试验表明,Fe-Cr-C-Nb-V系堆焊合金耐磨性先升高后降低。提高主要与γ-Fe基体的Cr固溶强化,十字花状、条状、点状等形态的(Nb,V)C弥散并协同强化作用相关,降低与沿晶(Fe,Cr,V)_(7)C_(3)碳化物析出相关。γ-Fe体积分数、沿晶(Fe,Cr,V)_(7)C_(3)碳化物的数量及形态影响合金的冲击韧性。

低成本高性能新型J422,J502焊条的研制

分析了普通J422与J502焊条的生产现状、技术状态及应用情况,提出了普通焊条有向高品质方向发展的需求,据此通过改变药皮配方,成功研制了新型J422与J502焊条。新型J422与J502焊条与普通J422与J502焊条相比,既具有同样良好的工艺性能,又较大幅度地提升了焊条的力学性能,还降低了成本,扩大了其使用范围,具有较大的经济效益和社会效益。

中日-50℃乙烯球形储罐用焊条性能对比研究

对国产J607RHDQ焊条和日本进口LB-65L焊条熔敷金属的化学成分、力学性能进行对比分析,并研究了焊缝金属焊接线能量、系列温度冲击、无塑性转变温度以及扩散氢含量等有关性能。结果表明:国产焊条J607RHDQ焊条整体性能与LB-65L焊条在同一水平,低温冲击功都远高于-50℃下80 J的要求,焊缝金属的低温韧性、断裂韧性较高,VTE、VTS及NDTT温度都较低。但国产J607RHDQ焊条有更好的焊接线能量适应性和抗吸潮能力,可替代进口LB-65L作为07MnNiMoDR钢板配套焊条,用于-50℃低温乙烯球形储罐的建造,真正解决了低温乙烯项目建造过程中的“卡脖子”问题。

Mn含量对ENiCrMo-2镍基焊条熔敷金属组织和性能的影响

采用焊条电弧焊方法制备了ENiCrMo-2镍基焊条合金熔敷金属。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱分析(EDS)方法对熔敷金属的晶界形貌、析出相成分、析出相形貌特征加以研究;对熔敷金属进行拉伸试验并分析断口形貌,研究了Mn含量对熔敷金属组织及力学性能的影响。结果表明,显微组织以奥氏体柱状晶为主,Mn含量的提高改变了偏析带宽度,但对析出相的影响并不明显。析出相包括富Cr碳化物(M_(7)C_(3))以及富Mo、Cr碳化物(M_(23)C_(6)),部分析出物为M7C3包裹着M_(23)C_(6);随着Mn含量从0.16 wt.%升高到0.91 wt.%,熔敷金属的塑韧性和抗裂性得到提高,熔敷金属力学性能良好。通过断口分析发现,当Mn含量为0.16 wt.%时,存在较弱的结晶裂纹和高温失塑裂纹倾向,Mn含量的提高使裂纹倾向减弱,沿晶开裂的断裂面上的韧窝形貌逐渐均匀变深。因此,适当增加Mn含量可优化ENiCrMo-2镍基焊条合金熔敷金属的组织和力学性能,当Mn含量增加至0.91 wt.%时熔敷金属的力学性能最优。

Fe-Cr-B-C堆焊合金的显微组织及耐磨性

采用药芯焊丝埋弧堆焊方法制备含有C0.5%～0.7%,Cr9%～12%,B0%～2.25%(质量分数)的堆焊合金。借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射和微区EDS分析等手段研究其显微组织及分布形貌。结果表明,其显微组织由铁素体+奥氏体+马氏体+硼化物((Fe,Cr)2B,(Fe,Cr)23(C,B)6,(Fe,Cr)B和(Fe,Cr)3(B,C))等组成,硼化物呈条状、菊花状、块状甚至蜂窝状等形态,不同硼化物数量及其分布形态随硼含量而改变,其中最为典型是(Fe,Cr)23(C,B)6呈菊花状并聚集分布。另外,考察了硼含量对Fe-10Cr-xB-0.6C堆焊合金硬度及耐磨性的影响,耐磨粒磨损试验结果表明,高硼堆焊合金的磨损性优良,当聚集分布的硼化物数量过多,磨粒压入基体及其显微切削运动受到硼化物的有效阻碍,但部分硼化物脱落留下的空洞使其压入切削变易,这使得硼化物与基体的界面结合强度成为影响其耐磨性的一个重要甚至主导因素。

Fe-C-Cr-V-B系高铬堆焊合金的显微组织及耐磨性

采用药芯焊丝埋弧堆焊方法制备含有C1．2％～1．8％（质量分数，下同），Cr15％～20％，V2．0％～3．0％，B0％～1．0％的高铬堆焊合金。借助光学显微镜、扫描电镜和x射线衍射等分析手段，研究其显微组织及碳化物分布形貌，结果表明：其显微组织由α-Fe＋γ-Fe＋（Fe，Cr）7C3＋（Fe，Cr）3C＋Fe3（C，B）＋B4等组成，加入B4可显著细化该堆焊合金晶粒，降低α-Fe，γ-Fe基体组织的Cr，V等合金元素的固溶量，使碳化物（Fe，Cr）7C3数量增加且呈弥散分布。另外，考察了B4C含量对高铬堆焊合金硬度及耐磨性的影响，耐磨粒磨损实验结果表明其相对磨损系数是H25Cr3Mo2MnV堆焊合金的6～17倍，其中碳化物颗粒四周均匀分布的α—Fe等基体组织使其可承受较大的磨粒冲击而不脱落。

Fe-C-Cr-V高铬堆焊合金的M7C3型碳化物及耐磨性

采用药芯焊丝埋弧堆焊方法制备含有0．9％～3．0％C，15％2～0％Cr，2．0％～3，0％V的高铬合金．借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射等手段，研究其显微组织及碳化物分布形貌．结果表明，其显微组织由马氏体＋铁素体＋奥氏体＋初生M7C3＋（Fe，Cr）3C＋TiC等相组成．通过优化药芯焊丝组份及调整堆焊速度，获得了沿堆焊表面垂直方向定向分布的初生M7C3型碳化物，电子能谱分析显示该碳化物为（Fe，Cr，V）7C3．此外，考察了碳含量对高铬堆焊合金硬度及耐磨粒磨损性能的影响．表明其耐磨性优良，其中15—25μmM7C3型初生碳化物颗粒有效阻碍磨粒的显微切削运动，显著改善了耐磨性．

TiC-VC免预热耐磨堆焊焊条

采用H0 8A焊芯 ,钛铁、钒铁、人造金红石和石墨等药皮组分 ,研制了新型耐磨、免预热堆焊焊条。通过扫描电镜 (SEM)、能谱分析 (EDAX)、磨粒磨损试验、焊条工艺性能试验以及硬度测试 ,系统地研究了焊条药皮组分对堆焊层耐磨性、抗裂性、工艺性能及堆焊层组织结构的影响。试验结果表明 ,通过电弧高温冶金反应 ,,药皮中Fe -Ti、Fe-V与石墨反应生成TiC、VC硬质相 ,并弥散分布于低碳马氏体 +残余奥氏体的基体上 ,堆焊层具有良好的耐磨性和抗裂性 ,焊前不预热 ,连续堆焊堆焊层不产生裂纹。Fe-Ti、Fe -V与石墨的加入量对堆焊层耐磨性、硬度以及工艺性能影响很大 ,随着钛铁、钒铁、石墨量增加 ,堆焊层硬度、耐磨性增加。但药皮中钛铁超过 18%后焊条工艺性能变差 ,石墨超过 12 %后 。

690镍基合金焊条熔敷金属的组织与性能研究

采用金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验、弯曲试验和晶间腐蚀试验分析了690镍基合金ENiCrFe-7焊条中各元素对熔敷金属组织、缺陷和力学性能的影响,研制符合核电设备使用要求的焊条.研究表明:焊缝熔敷金属中的沿晶裂纹引起焊缝金属拉伸性能、冲击韧性和弯曲性能的降低;随着焊缝中Nb,Ti元素含量的增加,焊缝析出相(Nb,Ti)(C,N)和NbC的数量增加,焊缝中滑移晶界受到析出相的钉扎,裂纹扩展受到抑制,焊缝熔敷金属的强度、塑性和弯曲性能得到提高;Nb和Ti的加入减小了Cr_(23)C_6析出数量,抑制了晶间腐蚀裂纹的产生.新研制的镍基焊条满足核电设备对焊缝熔敷金属的性能要求.

等离子弧堆焊层的组织与性能的磁场控制

在对两种铁基合金(Fe5和Fe3)进行等离子弧堆焊过程中加入纵向直流磁场来控制堆焊层的硬质相形态及分布,并对两种堆焊层进行了硬度、磨损试验,显微组织及X射线衍射分析。并对两种粉末的堆焊层组织性能进行了研究。结果表明,施加磁场的堆焊层要比无磁场作用的堆焊层硬度高、耐磨性好;磁场电流为3A时的堆焊层性能最佳;合金堆焊层的显微组织α、γ固溶体被充分细化,并获得了理想的硬质相Cr7C3、CrB等。

低合金高强钢焊缝熔敷金属强韧化机理

向焊缝熔敷金属过渡微量的Ti-B和稀土元素,可以有效地抑制先共析铁素体的析出,使焊缝获得细小、均匀的针状铁素体组织。从而提高了焊缝的低温冲击韧性。通过透射电镜观察,发现焊缝中合金元素能形成细小、难溶的非金属夹杂物,成为针状铁素体的形核核心;Ti能形成细小、难溶而弥散分布的化合物(TiO)质点,对针状铁素体的形核更为有利。针状铁素体由许多亚结构组成,这相当于进一步细化了晶粒,是提高焊缝熔敷金属低温韧性微观原因。

铁基高温耐磨堆焊焊条的设计

我国当前研制应用于生产的耐磨堆焊材料大部分是沿用过去的铁铬碳系,铁铬硼系,高铬铸铁合金系统和等离子弧用的粉末钴基、镍基材料[1].它们在抗蚀、耐磨及热稳定性等方面均有突出的优点,但在实际应用中有一定的困难,钴和镍是价格昂贵的稀有金属,研究出高温耐磨而且价格低廉的堆焊材料是非常有必要的.针对高温耐磨料磨损的情况,采用不锈钢焊芯,通过药皮向堆焊层中过渡合金元素的方法,合成多种硬质相,达到多元复合强化的目的.通过正交回归设计方法研制出了一种铁基高温耐磨堆焊焊条.

稀土对焊缝组织和性能影响的研究

通过在焊条药皮中加入稀土硅铁、稀土氧化物向焊缝金属过渡稀土元素的方法 ,深入研究了稀土对焊缝组织和性能的影响。研究结果表明 ,稀土对焊缝金属起着变质和净化的作用 ,能够显著改善焊缝金属组织、细化晶粒、增加针状铁素数量 ,减少M -A组元 ,改变夹杂物的形态、大小和分布 。

硅对自保护明弧堆焊合金Fe-Cr-C-B显微组织及性能的影响

采用药芯焊丝自保护明弧焊方法在Q235A基体上制备了Fe-Cr-C-B-Si耐磨合金.借助光学显微镜、扫描电镜、X-射线衍射仪和硬度测试等手段研究了以Fe-Si形式加入的硅含量对其组织和性能的影响.结果表明,硅含量显著影响其碳化物形貌、分布及尺寸,具体表现为硅含量提高,随之出现了硬度高达9.75～13.54 GPa的白色团状相,尺寸增大并呈聚集分布;背散射电子扫描图、电子能谱分析和显微硬度测试显示该团状相为双相复合碳化物,其内部为M23C6相,外表则是较低Cr,C元素含量的碳化物.此外湿砂磨粒磨损试验结果表明,适量硅显著改善了明弧堆焊合金的耐磨性,所含M23C6相尺寸和显微硬度明显影响其磨损失重.

焊条计算机辅助设计软件系统

本文摆脱了焊条设计的经验模式,研究出一个焊条计算机辅助设计软件系统(ECAD),为焊条设计开辟了一种新方法。该系统通用性强,功能齐全,可以科学地安排试验方案,建立数学模型,优化药皮配方,预报焊条性能,控制药皮组分,绘制成分-性能图形,并设有数据库。采用该系统设计焊条具有快速、定量、信息丰富、设计质量高、使用方便等特点。在本系统支持下还研制出一种686MPa级低合金高强钢用高强韧性焊条,其熔敷金属的-50℃夏比冲击功为78J。

镍基高温合金的裂纹敏感性及微观组织分析

采用Gleeble热模拟试验机对Inconel690的填充材料FM-52M在高温失塑裂纹(DDC)敏感温度区间进行应变断裂(STF)试验,得到了不同温度下DDC裂纹出现的临界变形量,并解释了DDC裂纹机理。根据试验结果,DDC裂纹主要是由于高温时晶界弱化造成。探讨了晶界形貌和析出物在DDC的萌生与扩展过程中的作用。

高效高硬度低成本耐磨堆焊焊条的研制

研制了一种新型的高效高硬度低成本耐磨堆焊焊条。焊条中大量加入铁粉和适量的石墨而不加任何矿石粉,少加或不加价贵组分,系统调整焊条药皮配方以及筛选合适的合金组元,既提高了焊条的综合性能又降低了成本。结果表明,焊条的工艺性能良好,焊条的熔化效率达3kg/h,熔敷效率达226.9%,焊条收得率达80%,堆焊单层熔敷金属硬度达67HRC,耐磨性为某高铬铸铁焊条的1.52倍,同时具有较好的抗裂性。