线能量对焊接热影响区HAZ韧性的影响研究

设计了一种新型大线能量焊接用钢,对其实施了不同线能量的焊接热模拟实验,结果表明,在大线能量焊接条件下,焊接热影响区(HAZ)中形成了相互交叉互锁的AF组织,该组织可以阻碍裂纹的扩展,提高HAZ的低温冲击韧性。

00Cr25Ni7Mo3N双相不锈钢HAZ组织对韧性的影响

采用焊接热模拟技术，对００Ｃｒ２５Ｎｉ７Ｍｏ３Ｎ双相不锈钢进行几种线能量下的多层焊ＨＡＺ 组织模拟结果表明，γ相的数量和形貌、铁素体晶粒尺寸以及析出相对００Ｃｒ２５Ｎｉ７Ｍｏ３Ｎ双相不锈钢ＨＡＺ组织及韧性均有一定的影响．当线能量Ｅ＝２０ｋＪ／ｃｍ、一次峰值温度Ｔｐ１－１３００℃、二次峰值温 度Ｔｐ２＝１１００℃时，冲击韧性值达２２４Ｊ．为制定此钢种的焊接工艺提供了重要的依据．

焊接HAZ硬化因子的研究

本文分别采用实际焊接接头及焊接热模拟试验方法研究了国产低合金高强钢化学成分及冷却时间t_((?)/(?))对焊接HAZ硬度的影响。根据大量的测试数据分别建立了焊接HAZ和热模拟HAZ的硬度计算公式。经实测验证证明,所建立的HAZ硬度计算公式及热模拟HAZ硬度计算公式是可靠的。

X80管线钢焊接接头HAZ断裂韧性研究

通过对X80管线钢焊接接头热影响区(HAZ)进行裂纹尖端张开位移(CTOD)试验,研究了X80管线钢在HAZ的断裂韧性。结果表明,X80焊接接头HAZ主要由板条贝氏体(LB)、粒状贝氏体(GB)和马氏体/奥氏体(M/A)等组成,其中LB∶GB为3∶1。试验钢HAZ在-10和-30℃温度下的夏比冲击功分别为210和136 J,表现出优良的冲击韧性。此外,试验钢在HAZ在-10℃下的平均CTOD特征值δ_(m)为0.952 mm,而在-30℃下的平均CTOD特征值δ_(m)为0.437 mm。随着试验温度的降低,HAZ的断裂韧性逐渐降低。断口表面上的韧窝为撕裂伸长型韧窝,呈椭圆或半椭圆状。HAZ中存在微米级的Mo和Ti的球形夹杂物导致断裂韧性降低。

超细晶粒钢HAZ晶粒长大的规律

研究了低碳钢、普通市售Ｘ６５钢和高洁净度Ｘ６５钢三种超细晶粒钢焊接ＨＡＺ的晶粒长大倾向。试验结果表明，这些超细晶粒钢都具有严重的晶粒长大倾向；低碳超细晶粒钢比Ｘ６５＄细晶粒钢有更为严重的晶粒长大，这是因为前者不含有能阻碍晶粒长大的稳定碳、氮化物形成元素Ｎｂ和Ｔｉ，而后者中含有这些元素；高洁净度Ｘ６５超细晶粒钢的ＨＡＺ晶粒长大倾向小于普通市售Ｘ６５超细晶粒钢。这是因为钢中杂质元素含量越多，α→γ转变温度越低，即Ａｃ３点越低，在同样的焊接热循环条件下，普通市售Ｘ６５超细晶粒钢中的γ晶粒在高温停留时间就越长，晶粒长大的程度也就越大。

焊接HAZ热处理后性能影响因素分析

采用热模拟方法获得足够试验研究用尺寸的焊接HAZ组织,根据试验材料的要求,按照正交试验方法考察了不同焊接热输入条件下,热处理温度和保温时间对焊接HAZ的低温冲击性能的影响。结果表明,热处理温度对焊接HAZ的低温冲击功影响高度显著,过高的处理温度可能会造成再热脆化,过长的处理时间对改善焊接HAZ的低温冲击性能没有多大帮助。

QT900连续油管HAZ冲击韧性及硬度的分布特征

采用热模拟技术、冲击试验、显微硬度试验等手段对QT900连续油管HAZ的冲击韧性和硬度的分布特征进行了研究。结果表明,QT900连续油管焊接接头HAZ粗晶区的冲击韧性最好,接近于母材,回火区的冲击韧性稍次于母材,正火区和不完全正火区的冲击韧性最差;QT900连续油管焊接接头HAZ粗晶区硬度值高于母材,正火区和不完全正火区出现不同程度软化,回火区硬度值接近母材;热输入对QT900连续油管焊接接头HAZ的冲击韧性和硬度的分布特征影响明显,采用较小热输入对保证QT900连续油管管-管对接焊接头具有优良的冲击韧性和硬度是有利的。

超细晶粒钢普通CO_2气体保护焊HAZ晶粒长大行为研究

研究了400 MPa级超细晶粒钢普通CO2气体保护焊HAZ晶粒长大行为,并对晶粒长大的影响因素进行了分析.结果表明:过热区内晶粒明显长大,并随着热输入量的增加,晶粒粗化程度加重,热影响区总宽度变宽.超细晶粒钢细小的晶粒尺寸使其在受热时晶粒长大驱动力增大,但焊接时热影响区内的温度梯度将对奥氏体晶粒长大产生热钉扎效应,有利于减小晶粒长大的趋势;CO2气体分解时吸热,在焊接过程中能起到冷却作用,也减弱了HAZ晶粒长大趋势.实验条件下,对于400 MPa级超细晶粒钢,采用1.68～2.8 kJ/cm线能量的普通CO2气体保护焊,HAZ晶粒虽有长大行为但程度并不严重,证明400 MPa级超细晶粒钢具有良好的焊接性,细丝、中小线能量的普通CO2气体保护焊适用于400 MPa级超细晶粒钢的焊接.

模拟焊接HAZ高温塑性功与再热裂纹敏感性

采用模拟焊接ＨＡＺ再热温度下缓慢恒速拉伸试验，测试研究了有再热裂纹倾向的１５ＣｒＭｏＶ和１８ＭｎＭｏＮｉＮｂ两种钢的焊后再热处理时力学性能的变化，发现存在一个塑性和塑性功低落的温度区间。而且随着再热温度下保温时间的延长，塑性和塑性功有所上升，塑性和塑性功低落的温度区间更趋明显。提出了采用再热温度下拉伸塑性功来评定再热裂纹敏感性的新概念。

微量钛对控轧微合金钢焊接HAZ的组织和韧性的影响

通过模拟焊接热循环，在ＧＬｅｅｂ－１５００装置上模拟了ｖ－Ｔｉ－Ｎ和Ｖ－Ｎ钢焊接热影响区粗晶区（ＧＣ－ＨＡＺ）的组织，并用示波冲击法测定了不同△（从８００℃到５００℃的冷却时间）试样的Ａｋｖ值、解理裂纹形核功（Ｅｉ）和扩展功（Ｅｐ）。用光学显微镜、ＳＥＭ和ＴＥＭ对这两种钢高温奥氏体的晶粒尺寸、过冷奥氏体转变产物和各△条件下的冲击断口进行了定量分析和观察，探讨了加微量钛对焊接ＧＣ－ＨＡＺ的组织和韧性的影响。试验结果表明，与Ｖ－Ｎ钢相比，Ｖ－Ｔｉ－Ｎ钢由于含有适量的钛，使奥氏体晶粒及其转变产物显著细化，并且奥氏体转变产物的形态和分布也得到改善，这使Ｖ－Ｔｉ－Ｎ钢ＧＣ－ＨＡＺ的韧性显著高于Ｖ－Ｎ钢。

9%Cr耐热钢接头HAZ中的Ⅳ型裂纹

综述了9%Cr钢接头HAZ中Ⅳ型开裂的形态性质、影响因素及控制原理。结果表明,发生在接头HAZ细晶区和临界区的Ⅳ型裂纹,沿晶界粗大析出相产生的蠕变空洞或微孔串接扩展,属于蠕变损伤性质的典型脆性断裂裂纹。不均匀的马氏体+碳化物+微量δ-铁素体组织是Ⅳ型裂纹形成的组织因素。HAZ宽度对接头蠕变断裂强度影响很明显,母材中添加适量的B使焊接接头获得了良好抗蠕变断裂性能,焊接工艺因素的影响亦不可忽视。优化母材成分和显微组织是控制Ⅳ型裂纹倾向的必要条件,而正确的工艺措施则是控制Ⅳ型裂纹倾向的充分条件。

超低碳贝氏体钢HAZ组织、性能及硼分布

用Gleeble－1500热模拟机对Cu－Nb－B系超低碳贝氏体钢进行不同焊接工艺下热模拟试验，选定峰值温度为1340℃，高温停留0．5s，t(8/5)，分别取30，45，60s．研究了焊接热影响区（HAZ）组织、性能和硼的分布．结果表明：此类钢在不同焊接条件下，焊接热影响区均具有较好的低温韧性和较低的韧脆转变温度．进一步探讨了不同t(8/5)；对钢中贝氏体组织组成及形态的影响，以及组织和低温韧性的关系．用径这显微照相技术（PTA）显示了硼在热影响区的行为．

消除应力回火对高强钢HAZ韧性的影响

研究了消除应力回火对高强钢HAZ韧性的影响。15MnMoVNRe钢HAZ韧性因析出造成二次硬化的Mo_2C、Mn_3N_2而下降。线能量越小,韧性相对损失越严重。HQ80钢类似,但除二次硬化外,还有高温回火脆性的影响。STE690钢HAZ600℃回火避开了脆性温度区,二次硬化损害韧性轻微,韧性改善是由于低温转变组织分解,析出Fe_3C,使晶格畸变减轻的缘故。线能量越大,回火后韧性改善程度越大。

中心偏析对连铸钢及其HAZ冲击性能的影响

研究了中心偏析对连铸10CrNi3MoV钢钢板及其焊接接头HAZ表面和心部冲击性能的影响,试验结果表明,中心偏析恶化了中心位置钢板及其HAZ的冲击性能;板厚中心位置试样的冲击功相对于表面位置的有一定下降,下降幅度随试验温度的降低有增大趋势。

ZA12合金氩弧焊HAZ组织模拟及摩擦学性能

在对ZA12合金钨极氩弧焊接头HAZ不同部位 (测点 )焊接热循环曲线大量测试和计算基础上 ,借助于焊接热模拟技术 ,设计了进行焊接HAZ显微组织模拟的热循环参数 ,并在DM 10 0 0A型电阻加热式热模拟试验机上 ,实现了ZA12合金钨极氩弧焊焊接HAZ加热峰值温度θm=370℃ ,30 5℃区域 (测点 )显微组织的模拟。研究结果表明 :ZA12合金钨极氩弧焊焊接HAZ组织热模拟试样的耐磨性均高于母材 ,并均随负荷的增加其耐磨性降低。

局部硬化区周围的应力应变特性对HAZ断裂行为的影响

从力学的观点出发，将高强钢焊接热影响区粗晶区中硬化组织ＭＡ组元视作局部硬化区（ＬＨＺ）．采用二维有限元数值方法分析了ＬＨＺ周围的应力应变分布．结果表明：ＬＨＺ存在时，ＬＨＺ内部应力升高，ＬＨＺ与基体产生变形差．这意味着ＬＨＺ内部或ＬＨＺ与基体界面容易引发裂纹．最后通过对ＴＭＣＰ钢焊接热影响区微观裂纹的实验观察。

微合金元素对00Cr12NiTi铁素体不锈钢焊接接头HAZ组织及力学性能的影响

通过对比试验,研究了微合金元素对00Cr12NiTi铁素体不锈钢焊接接头HAZ金相组织及力学性能的影响。结果表明,适当降低钢的铁素体化元素,增加奥氏体化元素,以获得室温下更多的低碳马氏体,提高热影响区的力学性能;同时适当增加钛和铌的含量,它们可与镍形成金属间化合物,在钢中弥散析出,起到第二相强化和阻止焊接HAZ晶粒长大的作用。通过此种成分优化方法,在钢材成本增加较少的情况下大大改善了HAZ的组织并提高了其力学性能。

冷轧钢板HAZ组织性能对轮辋折纹缺陷的影响

研究了二种不同成分 (钢 A和钢 B)的冷轧低碳钢板闪光焊焊接热影响区 ( HAZ) ,各区段的显微组织、性能及其对汽车轮辋焊后产生折纹缺陷的影响。结果表明 :碳当量较低的冷轧钢板 (钢 A)产生了折纹缺陷。钢 A顶锻时间较钢 B长 ,引起钢 A产生软化现象 ,发生软化的过热区宽度较宽 ,使焊接 HAZ的显微硬度与母材相比降低幅度较大。软化区宽度增大 ,软化区所受“约束强化”作用降低 ,当焊后进行机械冲孔时 ,引起HAZ软化区产生折纹缺陷。

GMAW焊接传热及其对HAZ奥氏体晶粒长大过程的影响

精确分析熔化极气体保护电弧焊 (GMAW)焊接传热过程的前提是对施加于工件表面上的焊接热输入分布模式有一个恰当的、合乎实际的描述。本文作者根据电弧物理的基本原理和熔滴与熔池的交互作用 ,建立了双峰分布的电弧热流密度分布模型 ,确定了熔滴热焓量在熔池内部的分布区域。以此为基础 ,建立了GMAW焊接传热的数学模型 ,给出了焊接热影响区奥氏体晶粒长大的动力学方程。采用数值模拟技术研究了低碳钢和HQ130钢HAZ的奥氏体晶粒长大过程 ,得到了焊接热输入对HAZ不同部位奥氏体晶粒尺寸的影响规律。试验表明 ,焊接热循环及HAZ奥氏体晶粒尺寸的计算值和实测值吻合良好。

X70管线钢HAZ组织与性能预测及焊接工艺优化模型

将焊接热模拟技术和数值模拟技术结合起来,提出了焊接热影响区组织与性能预测及工艺优化模型的设想。以X70管线钢粗晶热影响区为研究对象,建立其模型,通过此模型可预测热影响区粗晶区先共析铁素体含量及显微硬度,并可根据组织和显微硬度要求确定合适的焊接线能量。