热输入对埋弧增材厚壁构件微观组织与冲击韧性的影响

本研究采用埋弧增材工艺,利用不同热输入制备了大壁厚试验件,分析了热输入对埋弧增材厚壁构件微观组织与冲击韧性的影响,为核电、海洋平台等领域利用增材制造技术制备大型构件提供了理论基础。结果表明:低热输入下所有沉积金属都经过了完全的内生性热处理,组织上呈现为均匀细小的等轴晶形态,-60℃夏比冲击吸收功均值约为280 J,最低值也在200 J以上,低温冲击韧性优异;高热输入下沉积金属没有经过完全的内生性热处理,组织中出现了未完全重结晶带,残留了少量原始沉积态的粗大柱状组织,-60℃夏比冲击吸收功均值约为100 J,最低值只有9 J,分散度很大,冲击韧性不稳定。冲击吸收功的大小与试样缺口附近的微观组织形态有关:当缺口恰好开在完全重结晶区时,冲击功很高,形成典型的韧性断口;当缺口开在未完全重结晶带上时,冲击功很低,表现为脆性断口。要保证优异的低温冲击韧性,埋弧增材需要合适的热输入,因为过高的热输入会导致层间出现未完全重结晶组织,这是恶化其低温韧性的根源所在。

油气管道用埋弧增材三通的性能研究

采用埋弧增材制造技术成功制造出尺寸为Φ1219 mm×55 mm的油气管道用低温三通,研究了增材三通的微观组织与力学性能。结果表明:显微组织以细小的针状铁素体为主;增材三通的硬度和拉伸性能在不同位置和不同方向上不存在各向异性;冲击韧性在不同位置基本无差别,但在不同方向上存在各向异性。垂直打印方向的冲击试样主要受韧性断裂控制,而平行打印方向的冲击试样主要受脆性解理断裂控制。利用EBSD技术分析了不同强化机理对屈服强度的贡献,细晶强化的贡献占比约为50%;垂直打印方向试样中大角度晶界占比高于平行打印方向,表现为相对较高的冲击韧性。

埋弧增材厚壁构件的组织与力学性能

采用埋弧增材制造技术成功制造出了低碳钢厚壁构件,研究了厚壁构件的微观组织与力学性能。结果表明:厚壁构件的显微组织主要由细小的等轴铁素体晶粒基体和少量位于晶界上的珠光体构成,局部存在少量由多边形铁素体组织形成的窄条状区域。厚壁构件在水平和垂直方向的维氏硬度分别为151.3 HV10和149.9 HV10,抗拉强度分别为458.7 MPa和456.2 MPa,屈服强度分别为360.7 MPa和353.8 MPa,伸长率分别为33.67%和27.48%。表明除垂直方向的塑性指标略低外,其他的基本力学性能指标都基本呈各向同性。厚壁构件具有良好的低温冲击韧性,-60℃下厚壁构件水平和垂直方向的夏比冲击吸收能量分别为281 J和284 J,断口存在大而深的等轴韧窝。