高强度Al-Zn-Mg合金MIG与CMT+P焊接接头组织及性能研究

采用熔化极惰性气体保护焊接(MIG)和冷金属过渡+脉冲焊接(CMT+P)两种电弧焊接模式对20 mm厚7A52铝合金进行对比焊接实验,从焊接缺陷、晶粒尺寸及析出相等方面研究不同电弧焊接模式对焊接接头显微组织及力学性能的影响。结果表明,两种焊接接头成形良好且无明显缺陷,焊缝组织为铸态等轴枝晶,并在焊缝中发现条状或块状的富铁杂质相AlFeMn和Mg2Si以及与α(Al)基体呈非共格关系的Al3Mg2相。但MIG焊接焊缝区气孔率为2.73%,而CMT+P焊接焊缝区气孔率仅为0.64%,同时CMT+P模式下焊缝晶粒尺寸较小、热影响区宽度较窄以及晶界偏析较小,因而CMT+P模式下接头强度更高,约为289 MPa。两种模式下拉伸断口均是以韧窝为主要特征的韧性断裂。

高强铝合金焊接接头无析出物区的形成机理

采用电弧焊对20mm厚的2519-T87高强铝合金进行表面堆焊,观察了部分熔化区出现的无析出物区(PFZ)的组织特征,并对该区域的形成机理进行了研究.结果表明:无析出物区的形成主要是晶界液化层迁移所导致的,迁移的驱动力为相干应变能,焊缝收缩引起前、后晶粒的应变能差以及晶界曲率引起的界面能差.焊接热输入对无析出物区的形成有一定影响,随着焊接热输入的增加,无析出物区的宽度亦增加.该区的存在使部分熔化区在拉伸和冲击过程中易于断裂,且断裂方式为沿晶断裂.

400MPa级超细晶粒钢的焊接

对超细晶粒钢在焊接热循环作用下晶粒长大和组织、性能变化的规律进行了研究。 40 0MPa级钢由于不存在第II相粒子对晶粒长大的钉扎作用 ,晶粒长大趋势明显 ,焊接热输入越大 ,长大程度越严重。无论是焊接热模拟试件还是焊接接头硬度测试均表明HAZ不存在软化问题 ,接头拉伸试验断在远离热影响区的母材上。HAZ粗晶区有较多的侧板条铁素体 ,但缺口冲击功未显示热影响区的冲机韧性低于母材 。

超声捶击提高超细晶粒钢焊接接头的疲劳性能

焊接接头疲劳强度是其最重要的服役性能,由于焊接残余应力的作用和焊接接头处的几何不连续性,焊接接头的疲劳强度一般大大低于母材.采用超声捶击方法提高超细晶粒钢焊接接头的疲劳强度,通过对对接接头焊趾处进行超声波冲击处理,对比超声波冲击处理前后焊接接头的疲劳强度.实验结果表明:超声捶击使得S-N曲线右移,FAT(循环寿命为106时的疲劳强度)提高幅度达到66%,在应力范围为200MPa时的疲劳寿命提高58倍.研究表明,经超声捶击处理,焊趾处的应力集中系数相应减小,焊接残余应力由拉应力转换为压应力,这是超声捶击提高焊接接头疲劳强度的主要机制.

细晶钢焊接热影响区晶粒长大及组织转变

分析了细晶钢的晶粒长大现象及其影响因素 ,讨论了HAZ的组织转变及其影响因素 ,提出了防止上贝氏体Bu和M -A组元形成的有效控制措施 .

TMCP钢局部脆性区断裂韧性的研究

利用焊接热模拟技术模拟了ＴＭＣＰ钢焊接热影响区的粗晶区、不完全重结晶区和再次不完全重结晶的粗晶区，并测量其ＣＯＤ值，从而确定局部脆性区的位置和断裂韧性指标。此外，还研究了焊接热输入量对局部脆性区断裂韧性的影响，并通过定性、定量的金相显微组织评定对试验结果进行了分析。

中国钢铁工业现状及发展

分析了世界钢铁业的发展态势 ,归纳了改革开放以来中国钢铁工业取得的重大成就。过去 2 0年 ,中国的钢铁工业取得了令人瞩目的成就 ,在钢铁科技方面亦取得了长足进步 ,一些技术指标达到国际先进水平。文中对未来 5～ 10年中国钢铁工业的科技发展方向进行了分析、论述 ,指出提高市场竞争力和实现可持续发展 ,是我国钢铁工业的时代主题。最后 。

X20CrMoV12·1钢焊接接头的蠕变行为

用新开发的恒应变速率试验方法研究了X20CrMoV12·1管接头蠕变行为,重点考虑了不同焊接条件和焊缝填充金属种类的影响。研究表明,X20CrMoV12·1焊接接头的蠕变强度低于母材金属和焊缝金属,且不受预热温度、焊后热处理次数、甚致填充金属种类的影响。焊接热影响区(HAZ)细晶区外部“第Ⅳ型”区的蠕变强度最低。在设计中,如果允许由内部压力和系统应力引起的轴向应力与周向应力等,那么采用一个小于1的焊缝系数将是必要的。

马氏体时效钢C300焊缝金属强韧化研究

在回顾马氏体时效钢焊接研究现状的基础上,针对我国最新研制的C300钢,从时效处理、合金元素和热输入对TIG焊接焊缝金属强度和韧性的影响展开系统研究,得出了这些因素对基体马氏体组织、逆转变奥氏体、金属间化合物析出相等的演变及对强度和断裂韧性的影响规律,将为我国C300的工业化焊接提供重要的技术指导。

热输入对800MPa级钢接头组织及性能的影响

系统研究了焊接热输入对新一代800MPa级高强度结构钢(RPC钢)焊接接头组织及力学性能的影响。研究结果表明,采用最新研制的超低碳贝氏体焊丝焊接800MPa级RPC钢获得了强韧性匹配良好的焊接接头;焊缝一次柱状晶的宽度随热输入的增加而增大,焊缝金属二次组织中基本上消除了先共析铁素体和侧板条铁素体,组成焊缝的基本类型为板条贝氏体、针状铁素体和粒状贝氏体;随着热输入的增大,焊接接头的抗拉强度逐渐降低,而低温冲击韧度则先升高,然后又下降;在热输入为20kJ/cm时焊缝金属低温韧性出现峰值与焊缝获得细小密集的针状铁素体组织有关。

热输入对1000MPa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1000MPa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15k J/cm时焊接接头强韧性匹配最佳。

690MPa级低合金高强钢焊接接头组织性能

为探讨690 MPa级低合金高强钢焊接接头组织与性能的关系,采用手工电弧焊(SMAW)和埋弧焊(SAW)获得成形良好的焊接接头,经过拉伸、冲击、弯曲试验及光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析,对两种焊接方法的接头组织性能进行研究.结果表明:两种焊接方法的焊缝组织主要为板条状贝氏体和少量针状铁素体,粗晶区为粗大贝氏体和少量马氏体;焊缝中含有大量分布均匀的微小球形夹杂物;两种焊接方法所得焊接接头都具有较高力学性能,-50℃的冲击断口形貌为韧窝、准解理混合型;埋弧焊焊缝冲击韧性低于手工电弧焊,手工电弧焊熔合线处冲击吸收功小于埋弧焊,但随距熔合线距离增加其值增加更快.显微组织和夹杂物是影响接头性能的主要因素.

超细晶粒钢及其焊接性

介绍了超细晶粒钢的特点,针对这些特点,讨论了超细晶粒钢的焊接性,其中包括HAZ性能、焊缝性能、HAZ和焊缝的裂纹倾向等。

980MPa级高强钢焊接接头HAZ的组织和性能

采用焊接热模拟的方法,研究一种980MPa级低碳贝氏体高强钢焊接接头HAZ不同区域,通过对各个区域的组织及相的分析,以及相应的拉伸及冲击试验研究了此类高强钢的组织和性能.结果表明,粗晶区的冲击性能最好,细晶区的冲击性能最低,为热影响区的薄弱环节.粗晶区组织为均匀粗细相间的板条贝氏体组织;在板条贝氏体上弥散析出碳化物;板条贝氏体界面上的奥氏体薄膜的存在是粗晶区韧性提高的原因.细晶区为孪晶马氏体+少量的板条马氏体,孪晶马氏体是导致细晶区性能下降的主要原因.

激光表面改性

激光表面改性技术在改善材料表面性能,提高材料使用寿命方面具有突出的优越性。随着研究的深入,激光表面改性技术在工业中的应用逐步扩大。对工业应用中比较常见的激光熔覆、激光表面熔凝、激光相变硬化、激光冲击强化、激光表面合金化等激光表面改性技术进行了综述,并在此基础上展望了激光表面改性技术的发展前景。

两种规格超细晶粒钢的激光焊接

超细晶粒钢依靠生成微米级或亚微米级的铁素体 ,使钢的强度和韧性大大提高。本文分析了超细晶粒钢的焊接性及激光焊接的特点 ,进行了超细晶粒钢的激光焊接试验 ,并与等离子弧焊接、MAG焊接进行了比较。超细晶粒钢激光焊接接头粗晶区有较好的韧性。采用较小的激光功率并配合较慢的焊接速度 ,可减小粗晶区硬化倾向。终轧温度较高的SS40 0钢激光焊接接头强度高于母材。深度轧制钢激光焊接接头出现再结晶软化区 ,当软化区宽度较窄时 ,不影响整体接头强度。SS40

Q890高强钢焊接淬硬倾向和冷裂纹敏感性

通过焊接热模拟试验、焊接热影响区最高硬度试验以及公式计算,分析了Q890钢的焊接淬硬倾向和冷裂纹敏感性.结果表明,稻垣道夫建立的经验公式比D.Vwer建立的理论经验公式更适用于计算厚板的焊接冷却时间t8/5.Q890钢焊接热影响区的粗晶区具有较强的淬硬倾向,调整焊前预热温度以及焊接热输入,对Q890钢热影响区的淬硬倾向无明显改善,但焊前预热能有效增大冷却时间t100,降低试验钢的焊接冷裂倾向.通过计算机拟合建立了冷却时间t8/5与焊接热影响区过热区硬度的关系式,经过验证该关系式能够对Q890钢最高硬度进行合理的预测.

高强铝合金的MIG以及激光-MIG焊接工艺对比

以20 mm厚的2519-T87高强铝合金为研究对象,研究了熔化极惰性气体保护焊(MIG焊)和CO2激光-MIG复合焊的焊接效率、组织以及力学性能之间的区别。结果表明,激光-MIG复合焊的焊接效率是MIG焊的5倍,焊接熔深更大,接头的抗拉强度也提高到母材的70%以上,而MIG焊接头抗拉强度仅仅只有母材的60%左右。由于复合焊的热输入比较小,而且熔池的熔融金属的流动情况以及温度梯度与MIG焊有很大的不同,复合焊的焊缝组织比MIG焊的更加细小,接头处的也没有发现MIG焊接头中出现的等轴晶区。

后热温度对1000MPa级高强钢焊缝组织与性能的影响

采用GHS90高强焊丝为填充材料对1 000 MPa级工程机械用高强钢进行熔化极活性气体保护(Metal active gas,MAG)焊,并对接头进行250℃、480℃、600℃保温2 h的焊后热处理。通过拉伸试验、显微硬度测试、光学显微镜(Optical microscope,OM)、扫面电镜(Scanning electron microscope,SEM)、透射电镜(Transmission electron microscopy,TEM)及电子背散射衍射(Electron back-scattered diffraction,EBSD)观察不同热处理温度后的焊缝微观组织及力学性能进行对比研究。结果表明,随后热温度从250℃升高到600℃,接头抗拉强度从1 014.5 MPa降低到934.5 MPa;焊缝平均冲击吸收能量从66 J降低到24 J;随后热温度升高,焊缝板条组织粗化,碳化物析出长大且连续分布是导致焊缝韧性降低的原因之一;同时焊缝有效晶粒尺寸变大和大角度晶界密度降低也是导致其韧性降低的原因。

超低碳贝氏体钢及其焊接特性

超低碳贝氏体 (U L CB)钢采用极低的碳含量 ,充分利用 Mn、 Mo、Nb、Ni、Ti、B等元素的合金化作用 ,通过 U L CB组织获得了高的强韧性及优良的低温韧性 ;由于 U L CB钢碳含量极低 ,焊接性优良 ,焊接热影响区 (HAZ)韧性明显改善 ,裂纹敏感性显著降低。UL CB钢焊接时 ,焊缝金属是焊接接头的薄弱环节 ,研制开发超低碳贝氏体焊接材料是实现 UL CB钢焊接的关键环节。