大线能量焊接用钢CGHAZ冲击韧性内在机理分析

针状铁素体(AF)一直被认为是提升大线能量焊接用钢粗晶热影响区(CGHAZ)韧性最有效的组织之一,但在一些试验中,有时即使发现CGHAZ中有大量AF组织,韧性也并不好。为了研究大线能量焊接用钢CGHAZ中不同类型组织及夹杂物对其冲击韧性的影响作用,从CGHAZ冲击试验出发,借鉴前人研究经验,对影响CGHAZ韧性的主要因素进行深入分析。结果显示,CGHAZ中微米级夹杂物容易成为裂纹萌生点,而晶内位错效应、冲击触发的体积效应等可以抑制裂纹传播,CGHAZ中析出的少量纳米级碳氮化物可以提升AF形核能力,增强CGHAZ韧性和强度,但当析出粒子过多时,会降低CGHAZ韧性。

大热输入焊接用钢的焊接粗晶热影响区韧性提升方法研究

通过研究焊接热影响区(HAZ)冲击功分布图,提出大热输入焊接用钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)韧性提升的新方法,即在峰值温度不变的条件下,将焊接CGHAZ中晶界铁素体(GBF)和大量针状铁素体(AF)组织改变成细晶热影响区(FGHAZ)多边形铁素体(PF)组织,并消除CGHAZ中破坏韧性的侧板条铁素体(FSP)组织。以对比Ti-V-N与Al-Ti-V-N微合金焊接用钢焊接CGHAZ组织和韧性为基础,探讨了Al-Ti-V-N钢焊接CGHAZ中PF转变条件、形核机制,认为微米级氧化夹杂物是诱导焊接CGHAZ中大量PF形核的关键,纳米级碳氮化物是拖曳、钉扎奥氏体与铁素体晶界的关键,两者的有效配合保证了焊接CGHAZ中大量PF组织生成,从而大幅提升焊接CGHAZ的低温冲击韧性。

钒含量对Ti-V微合金钢CGHAZ韧性影响研究

现阶段'Ti氧化物冶金+V微合金化'复合技术用于研发大线能量焊接用钢已引起人们的广泛关注,这种复合技术能够充分利用在Ti的氧化物上析出的Ti、V碳氮化物粒子诱导焊接粗晶热影响区大量针状铁素体形核,改善CGHAZ韧性。本研究从运用Thermo-Calc热力学软件定量计算第二相颗粒固溶析出规律入手,考察了Ti、V、O、N等元素构成的氧化及碳氮化夹杂物在诱导AF形核中的关键作用。与此同时,在研究中也利用了热力模拟试验机、力学测量设备、高倍电镜等,对V含量为0、0.05%、0.1%的Ti-V微合金钢进行大线能量焊接、力学性能测量及形貌分析。通过分析试验结果得出V元素在提高Ti-V微合金钢强度和CGHAZ韧性的一般规律,并进一步阐述了Ti-V微合金钢CGHAZ中析出夹杂物诱导AF形核机制。

Fe-19Cr-0.2Ni-5Mn-0.2Si在循环加载下的马氏体相变规律及其影响

相变诱导塑性(TRIP)双相不锈钢具有优良的强度和塑性,且兼顾经济性,因此工业应用潜力很大。而厘清TRIP型双相不锈钢在循环加载下产生的马氏体相变对其循环力学性能的影响规律,是促进其进一步开发及工业化应用的基础。以TRIP型双相不锈钢Fe-19Cr-0.2 Ni-5Mn-0.2Si为研究对象,开展循环性能及相变特征研究。应用INSTRON试验机,分别进行拉伸试验和应变幅为0.6%的对称循环加载试验,测定试验钢的拉伸力学性能及循环软硬化性能。在循环加载过程中,应用铁素体测量仪测量不同循环周次下的马氏体转变量,分析马氏体相变特征。利用透射电镜,观测典型循环周次下的微观结构,分析马氏体相变和位错结构演化规律。进而,研究马氏体相变和位错结构演化对循环软硬化性能的作用机制。结果表明,试验钢在拉伸条件下,表现出明显的TRIP效应;循环初期马氏体转变速率较快,之后转变速率逐渐降低并且逐渐趋于零;循环软硬化特征可分为3个阶段,初始循环硬化、循环软化和二次循环硬化阶段;初始循环硬化由两相中位错的增殖引起的硬化效应起主导作用;随后的循环软化,由铁素体中低能位错结构所引起的软化效应起主导作用;在二次循环硬化阶段,相变马氏体对材料的硬化起主导作用。总的来说,马氏体相变对试验钢循环加载初期的循环软硬化性能影响较小,但对循环后期的性能影响较大。