氧化铈对高强钢复合焊接焊缝组织与韧性的影响

稀土是理想的变质和微合金化元素,采用Nd:YAG激光-MAG电弧复合焊接方法,以预置方式向高强钢复合焊接熔池过渡氧化铈,研究焊缝组织与低温(?40℃)冲击性能。结果表明:适量氧化铈能控制晶粒尺寸并细化焊缝组织,当添加量为0.3%时,焊缝晶粒得到明显细化,随着添加量的增加,晶粒尺寸和枝晶间距均增大,但氧化铈并不能改变焊缝组织相成分,仍以板条马氏体组织为主。氧化铈能够净化焊缝组织,变质夹杂物并起到异质形核作用,夹杂物主要由硅、铝、铁的氧化物或碳化物及少量含铈类氧化物和氧硫化物组成。低温冲击测试发现,焊缝及其热影响区冲击吸收能量随氧化铈添加量的增加而呈先增后降的变化趋势,当添加量为0.3%时,焊缝冲击吸收能量达到最大,而添加量为0.5%时,热影响区冲击吸收能量达到最大值,其断口处韧窝均多而深,以韧性断裂为主。

激光-电弧复合焊接热源布置方式对焊缝组织和性能的影响

以低合金高强钢为试验材料,采用Nd:YAG激光-MAG电弧复合焊接的方法,研究了激光与电弧的前后布置方式对焊缝形貌、组织和性能的影响。结果表明:电弧引导时焊缝主要以柱状晶为主,焊缝中心有少量的树枝晶,电弧区的柱状晶生长出二次枝晶,二次枝晶非常细小和致密,激光区的二次晶枝较粗且稀疏。激光引导的电弧区为柱状晶和树枝晶,但柱状晶较短并具有明显的层状特征,激光区中心为等轴晶,两侧为树枝晶和柱状晶,晶枝及晶枝臂粗大,晶枝臂间的间隙较小,焊缝区冲击功平均值比电弧引导时提高了33%,冲击断口的形貌表明:电弧引导时,韧窝较浅,并且存在较多的穿晶断裂区,而激光引导时韧窝较深,韧窝边缘较锐利。电弧引导比激光引导的热影响区窄,板条马氏体的晶粒相对较小。

热源前后位置对高强钢焊缝组织和性能的影响

采用Nd:YAG激光-MAG电弧复合焊接的方法,研究了激光引导和电弧引导时焊缝区组织和性能的区别。试验结果表明:电弧引导时,焊缝区的晶粒以柱状晶和树枝晶的方式生长并朝向熔池中心,晶枝间隙较大,整个焊缝区均为板条马氏体;激光引导时晶粒同样以柱状晶和树枝晶的方式生长,但趋向熔池表面,晶枝间隙致密,焊缝区的上部为板条马氏体,下部为奥氏体。电弧引导的抗拉强度要高于激光引导。断口分析表明:两种引导方式均为韧性断裂,但电弧引导的断口韧窝较深且密集,韧窝边缘较锐利;激光引导的下部即奥氏体相区只有很少区域存在韧窝,大部分区域是"台阶"状的沿晶断裂平面。激光引导的冲击韧度要高于电弧引导,平均值高出4.3 J。激光引导时晶枝间隙致密,对应力的削弱能力高于电弧引导。