转向架构架P355NL1钢MAG焊接头低温力学性能研究

P355NL1低合金钢是轨道车辆转向架构架所用材料之一,其焊接接头低温力学性能是转向架可靠工作的重要保证。本文针对某高速列车转向架用P355NL1低合金钢MAG焊对接接头,在不同温度(常温、0℃、-10℃、-20℃、-30℃、-40℃)条件下,进行了拉伸、弯曲、冲击的力学性能试验,研究了温度对焊接接头强度、塑性和韧性的影响,测试并研究了接头硬度分布规律,观察了接头的金相组织形态及断口形貌。试验结果表明:该钢种MAG焊接头低温力学性能均满足设计要求,尤其是低温冲击韧性良好。

地铁转向架用P355NL1钢焊缝金属的低温冲击韧性

对地铁转向架用P355NL1钢焊缝金属进行了低温冲击试验,分析了焊缝金属的显微组织和化学成分对其低温冲击韧性的影响,并通过断口形貌观察分析了其断裂机制。结果表明:焊缝金属的显微组织包括先共析铁素体(PF)、侧板条铁素体(FSP)、细晶铁素体(FGF)以及针状铁素体(AF)等;大量的AF使其具有良好的低温冲击韧性;焊缝金属中含有硅、锰、镍等元素,促进了AF的生成并细化了晶粒;焊缝金属的韧脆转变温度为-42.70℃;-20~0℃时焊缝金属的断口形貌以韧窝为主,断裂方式为韧性断裂,断裂机理为微孔聚集型;-40℃时焊缝金属的断口形貌为韧窝和解理面相交织,断裂方式为韧-脆混合断裂;-60℃时焊缝金属的断口形貌已经完全变成解理断口,断口分布着河流状花样和解理台阶,为典型的脆性断裂。

P460NL1钢SH-CCT图的测定

通过热模拟手段获得Ｐ４６０ＮＬ１钢的焊接热影响区组织，采用热膨胀法测定出了该钢的焊接热影响区连续冷却曲线（ＳＨ－ＣＣＴ）图，从而进一步地完善了该钢的技术资料。

P460NL1钢的焊接热影响区粗晶区组织和性能

利用焊接热模拟手段和冲击实验方法研究了国产新型低合金高强钢P46 0NL1焊接热影响区 (HAZ)粗晶区的组织和性能在连续冷却转变过程中的变化 ,发现随着 80 0℃到 5 0 0℃冷却时间 (t8/5)的增加 ,该区的组织、性能都随之而发生变化 ,当t8/5<2 0s时 ,热影响区粗晶区组织为贝氏体、铁素体和马氏体组织 ,它具有优良的综合机械性 ,但在焊前必须预热·当t8/5>2 0s ,t8/5<6 0s时 ,热影响区粗晶区组织为羽毛状上贝氏体、铁素体 ,其性能逐渐变坏·因而在实际生产中建议严格限制使用大的焊接线能量 ,以确保焊接热影响区的机械性能·

TIG重熔对转向架用P355NL1钢焊接接头性能的影响

利用TIG重熔工艺对转向架用P355NL1钢对接接头进行处理,利用金相显微镜、维氏硬度计以及拉伸试验机研究了TIG重熔对焊接接头微观组织形貌、硬度和抗拉强度的影响。TIG重熔前后焊接接头母材及焊缝组织相同,而TIG重熔区主要为马氏体+少量的M-A组元。TIG重熔前后焊接接头母材及焊缝组织硬度相当,母材为160 HV,焊缝为190HV,而TIG重熔区的硬度显著提高到393 HV。TIG重熔前后焊接接头的抗拉强度基本不变,断裂部位均在母材上。

焊趾TIG重熔对转向架用P355NL1钢对接接头残余应力的影响

采用X射线衍射法对转向架用P355NL1钢对接接头的残余应力进行了测试。研究T IG重熔处理对单面焊双面成型和封底焊对接接头残余应力的影响。结果表明,TIG重熔处理对降低单面焊双面成型接头焊趾处纵向残余应力有显著影响,但会提高封底焊接头焊缝和焊趾的纵向残余应力。单面焊双面成型接头焊态横向残余应力值总体大于封底焊焊态接头横向残余应力。焊趾T IG重熔增加了单面焊双面成型对接接头焊趾区域横向压应力值,但对封底焊接头焊趾处横向残余应力没有影响。

去应力退火对P355NL1钢焊接接头组织及性能的影响

对比研究P355NL1钢MAG焊接接头去应力退火前后的微观组织和基本力学性能,结果表明,通过MAG焊接方法可获得外观良好的焊接接头。去应力退火处理对焊接接头的焊缝、热影响区和母材的微观金相组织无明显影响。去应力退火处理对焊接接头的拉伸性能、断后伸长率和弯曲性能影响不大,但接头硬度有一定程度的降低。去应力退火接头焊缝冲击功变化不大,母材和热影响区的冲击功有一定程度的提高。综合来看,去应力退火处理对P355NL1钢MAG焊接接头的组织及基本力学性能无明显影响,能够保证接头具有良好的使用性能。

P355NL1钢深熔焊与MAG焊接头力学性能对比研究

进行了10 mm厚的P355NL1钢深熔焊和熔化极活性气体保护电弧焊(MAG)试验,对比了2组焊缝在显微组织、力学性能等方面的差别。结果表明,深熔焊热影响区晶粒受到热循环的影响有一定程度的长大,但相比MAG焊热影响区晶粒仍然较为细小。2种焊接方法的接头力学性能差异明显,深熔焊焊缝拉伸性能、弯曲性能以及冲击韧性均优于MAG焊焊接接头,深熔焊焊接接头抗拉强度均在520 MPa左右,焊缝热影响区冲击吸收功可达155 J,抗弯强度在1 160 MPa左右,表明深熔焊工艺适合于P355NL1钢的焊接。

热处理对P355NL1钢不同焊接工艺接头残余应力及力学性能的影响

利用X射线测试系统和拉伸试验机对轨道车辆用P355NL1钢手工MAG多道焊与机械手自动MAG多道焊对接接头热处理前后的残余应力及拉伸性能进行了测试,研究了去应力退火热处理对不同焊接接头残余应力分布和拉伸性能的影响。结果表明:热处理前后手工MAG焊与机械手MAG焊焊接接头纵向与横向的残余应力分布趋势一致,均沿焊缝中心线近似对称,焊缝及近缝热影响区存在高的残余拉应力且随距焊缝距离的增加,残余应力值降低,直至母材变为压应力;热处理可以显著降低焊缝及近缝区周围的残余应力峰值,但对P355NL1钢焊接接头拉伸性能的影响很小。

超声波冲击法对转向架用P355NL1钢对接接头性能的影响

以转向架构架常用材料P355NL1钢为研究对象,采用超声波冲击法对转向架构架用P355NL1钢对接接头焊趾处进行处理,对处理前、后的试样性能进行了研究。试验结果表明,经过超声冲击,组织明显细化,冲击处理10 min,表面变形层厚度约为170μm,但接头静载拉伸性能不会有明显改变。在循环寿命N为1×107循环次数下,P355NL1钢焊态的条件疲劳极限值为195 MPa,超声波冲击态的条件疲劳极限为265 MPa,疲劳极限提高了36%。在相同应力水平条件下,P355NL1钢对接接头超声冲击态的疲劳寿命是焊态接头的12~15倍。

不同TIG重熔工艺对P275NL1钢焊接接头组织及性能的影响

采用8组不同工艺参数对P275NL1钢焊接接头焊趾进行了TIG重熔处理,并通过金相显微镜和维氏硬度计对未重熔和重熔后的接头进行了微观组织观察和硬度测量。结果表明:未TIG重熔接头熔合区的组织中未发现有马氏体组织,而不同TIG重熔工艺接头重熔区的组织中均发现有马氏体存在。未TIG重熔处理的接头硬度最高值为HV220,而TIG重熔由于热输入小,重熔区冷却速度快,产生了淬硬组织马氏体,使组织硬度显著升高,最高达HV373。8组TIG重熔工艺中最合理的工艺参数为:焊接电流160 A,电弧电压15 V,重熔速度1.9 mm/s,热输入1263 J/mm。

P355NL1钢双丝MAG焊接头组织及力学性能

对P355NL1正火钢进行双丝MAG焊,并研究了接头组织及力学性能。结果表明,P355NL1钢双丝焊接头成形良好,无未熔合、咬边等焊接缺陷;焊缝区域晶粒均匀细小,金相组织为条状和块状的先共析铁素体分布于柱状晶界上,先共析铁素体沿奥氏体晶界析出,针状和条状铁素体向晶内生长,并含有少量的珠光体组织;母材硬度约HV180,热影响区粗晶区硬度约HV300,细晶区硬度约HV220,焊缝硬度在HV200~HV220之间,无接头软化区;拉伸断裂位置均出现在母材,抗拉强度均值为542 MPa;25℃和-40℃焊缝的平均冲击吸收功为分别为84 J和67 J,疲劳试样多断裂于焊缝,疲劳极限可达到400 MPa。

P355NL1低合金钢焊补后力学性能研究

P355NL1低合金钢是转向架构架常用材料,对P355NL1低合金钢的焊接件和一次焊补件进行拉伸、冲击、弯曲和疲劳试验。结果表明,焊接修补对于接头显微组织无有害影响,并且可细化保留的下层焊缝的晶粒。经一次焊补后,焊缝硬度无明显下降。两种构件拉伸断裂均发生在母材,焊补对焊接接头的静载强度没有影响。与原始焊接件相比,由于焊补对上一次残余的焊接接头部分起到了热处理作用,细化了晶粒,改善了组织分布,一次焊补件冲击韧性和疲劳强度略有提高。

G20Mn5钢与P355NL1钢对接焊试样断口分析

文中以20 mm厚G20Mn5钢和P355NL1钢对接焊试样为研究对象,对焊接接头进行拉伸试验及硬度测试,并进行宏观、微观金相分析、疲劳性能分析,比较异种钢板焊缝两侧基本性能及疲劳性能的差异。研究结果表明:G20Mn5钢强度高于P355NL1钢的强度;焊缝与HAZ区强度均高于母材强度。焊件母材正背表面几乎无脱碳现象;焊件各区域金相组织正常,无明显缺陷;断裂性质为疲劳断裂,断裂起始位置为焊件正面G20Mn5母材与焊缝熔合线部位,沿G20Mn5母材走向,疲劳源的形成与该处应力集中有关。

转向架用P355NL1钢焊接接头组织及力学性能的研究

采用MAG焊接工艺对转向架用P355NL1钢板进行焊接,研究了P355NL1钢焊接接头的微观组织形貌、硬度分布及室温力学性能。试验结果表明:焊缝组织主要是粗大板条状和块状的先共析铁素体、针状铁素体以及少量珠光体;热影响区的晶粒是大小不均匀的块状铁素体、针状铁素体。焊缝区硬度值分布在192~201 HV,热影响区的硬度最高可达220HV。拉伸试样均断裂于母材处,其抗拉强度在518 MPa左右,断后伸长率平均为23.8%,P355NL1钢MAG焊接接头具有良好的强度和塑性。

P355NL2正火处理细晶粒钢焊接接头的组织与性能研究

采用MAG焊对P355NL2正火细晶粒钢制作了一组全熔透对接焊缝接头,通过拉伸、弯曲、冲击、硬度及显微金相试验对焊接接头的组织与性能进行研究。结果显示:P355NL2钢焊接接头抗拉性能及弯曲性能均合格,具备良好的塑性、韧性;硬度值分布,母材略低、热影响区略高一些,均在标准要求值范围内;焊缝、热影响区冲击功值均高于标准要求值,具备良好的低温冲击韧性。接头的金相显示焊缝区主要为共析铁素体组织,热影响区主要由铁素体和珠光体组成,并沿母材轧制方向呈带状分布。

工艺参数对P355NL1钢十字接头疲劳性能影响

采用普通MAG焊与深熔焊2种不同的焊接工艺对8 mm厚P355NL1钢十字接头进行手工电弧焊接试验,分别优化2种不同的工艺,使用最优参数获得2种不同工艺的焊接接头,对比2种不同工艺下产生的焊接接头的疲劳性能。结合微观组织特点以及疲劳性能的测试结果,分析2种工艺的优劣。结果表明:深熔焊焊接接头的晶粒相对于普通MAG焊来说更加细小均匀;焊接缺陷也更少;从疲劳性能上看深熔焊的焊接接头的疲劳性能也是优于普通MAG焊的。从对比中可看出,深熔焊的焊接接头具有更高的焊接质量与疲劳性能,深熔焊工艺在P355NL1钢的焊接中有着更好的效果。

相同焊接工艺下P355NL2与S355J2两种结构钢焊接接头性能研究

为研究P355NL2和S355J2这2种结构钢焊接接头的性能,进行了相同焊接工艺参数下接头的显微硬度分析、冲击试验结果分析及扫描电镜分析,结果表明, P355NL2钢焊接接头的硬度和强度下降幅度达17%,而低温冲击性能、弯曲性能以及断后伸长率等基本未受影响。而S355J2钢焊接接头的显微硬度下降幅度达到了43%,母材的组织特征变化明显,上述分析结果为轨道车辆转向架材料选择提供了理论依据。

轧制工艺对P460NL1钢板组织性能的影响

从连铸板坯厚度1/4处取150 mm×100 mm×60 mm(长×宽×厚)的样坯,在450 mm二辊可逆式热轧机上进行轧制,利用光学显微镜、拉伸和冲击试验机等检测手段,对不同状态下试样的组织与性能进行研究。结果表明,终轧温度对钢板强度影响不显著,终轧温度为870~830℃时冲击值最高,约为40 J,经正火处理后仍具有较高的冲击值,约为60 J,模拟焊后处理的钢板冲击值为137~159 J;析出富N的V(C,N)粒子的“鼻尖”温度约为840℃,在此温度附近轧制,热轧钢板组织中铁素体体积分数较高,晶粒尺寸细小,约为6μm,降低钢板韧性的贝氏体体积分数最低。

Pin1蛋白与上皮间质转化相关蛋白在宫颈鳞癌中的表达及意义

目的探讨肽基脯氨酰顺反异构酶1(Pin1)蛋白在宫颈鳞癌(CSCC)组织中的表达及与上皮间质转化相关蛋白E-钙粘素(E-cadherin)、N-钙粘素(N-cadherin)、β-连接蛋白(β-catenin)和波形蛋白(Vimentin)表达关系及意义。方法采用免疫组织化学SP法检测89例宫颈鳞癌组织及相应癌旁组织中Pin1、E-cadherin、Ncadherin、β-catenin和Vimentin蛋白表达。结果宫颈鳞癌组织中Pin1蛋白的阳性表达率(73.0%)明显高于正常宫颈组织(27.0%),且随着宫颈病变的进展,Pin1的表达逐渐增加,尤其在低分化鳞癌及伴有淋巴结转移的宫颈鳞癌中Pin1上调更加明显,差异有统计学意义(P<0.05);β-catenin、E-cadherin、N-cadherin和Vimentin蛋白在宫颈鳞癌中阳性表达率分别为37.1%、20.2%、66.3%和75.3%,随着宫颈病变的进展,上皮表面标志物E-cadherin和β-catenin表达明显下调(P<0.05),而间质细胞表型N-cadherin和Vimentin蛋白表达明显上调(P<0.05)。在宫颈鳞癌中Pin1与E-cadherin和β-catenin蛋白的表达呈负相关(r=-0.450,P<0.001;r=-0.367,P=0.003),而与N-cadherin和Vimentin蛋白的表达呈正相关(r=0.491,P=0.001;r=0.299,P=0.017)。结论宫颈鳞癌组织中Pin1蛋白表达上调可能是影响肿瘤细胞上皮间质转化相关蛋白E-cadherin、N-cadherin、β-catenin和Vimentin在细胞表达的重要原因之一,其可能反映宫颈鳞癌的发病机制。