微合金X80管线钢焊接热影响粗晶区韧性与显微组织

利用Gleeble-1500模拟实际焊接条件下三丝纵列焊接热循环过程,通过冲击试验、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及电子背散射衍射(EBSD)对微合金X80管线钢焊接热影响粗晶区(CGHAZ)的显微组织、马/奥组元(M/A)分布及形态、冲击韧性和室温组织粗化程度进行了研究。结果表明,随奥氏体稳定性元素含量的降低,CGHAZ平均晶粒尺寸无明显变化,但晶粒尺寸离散度增加;原奥氏体向贝氏体转变温度升高,晶界渗碳体含量增加,且粒状贝氏体的晶粒取向选择过于单一,大角度晶界(>15°)密度显著降低;M/A组元由块状向长条状转变且数量明显减少。上述原因使微合金X80管线钢焊后热影响粗晶区冲击韧性离散性增加。

Ce-Ca、Ce-Mg微合金化钢大线能量焊接热影响粗晶区组织与力学性能研究

研究Ce-Ca、Ce-Mg微合金化低合金钢大线能量焊接热影响粗晶区(CGHAZ)的力学性能、组织结构及夹杂物成分与形态。结果表明,Ce-Ca微合金化钢CGHAZ的力学性能优于Ce-Mg微合金化钢CGHAZ的力学性能;Ce-Ca微合金化钢CGHAZ中Ce、Ca的氧硫复合化合物夹杂物主要呈球状,Ce-Mg微合金化钢CGHAZ中Ce、Mg的氧硫复合化合物夹杂物主要呈扁条状;氧硫化物与奥氏体基体之间弹性模量和热膨胀系数差别大;氧硫化物近旁产生应变场是晶内针状铁素体(IAF)形成的主要控制因素。

微合金X80管线钢焊接热影响粗晶区韧性与显微组织

以X80管线钢为研究对象，用Gleeble-1500型热模拟试验机模拟实际焊接条件下三丝纵列埋弧焊的单次焊接热循环过程，评价了微合金设计过程中CGHAZ的低温韧性，利用SEM、TEM及EBSD对X80管线钢模拟CGHAZ的显微组织、析出物形态、M／A岛以及大角度（不小于15°）晶界分布进行了研究。结果表明，随着钢中合金含量的降低，CGHAZ晶界析出Fe3C型碳化物；粒状贝氏体晶粒取向趋于单一，大角度（不小于15°）晶界密度显著降低；M／A岛形貌由块状向长条状转变，且数量明显减少。

焊后热处理对T23钢热影响粗晶区微观组织的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机和热处理炉对T23钢进行了焊接热模拟和焊后热处理试验,并运用金相、硬度、扫描电镜试验,研究了不同的焊后热处理温度对T23钢热影响粗晶区(CGHAZ)微观组织的影响。结果表明,焊态热模拟CGHAZ组织类型主要是板条马氏体和贝氏体的混合组织,具有很高的硬度。随着热处理温度的提高,CGHAZ晶粒趋于细化,硬度逐渐降低。但在700℃下,晶界出现了微孔洞和含W碳化物,硬度剧烈升高,应避免在此温度进行热处理。最后确定T23钢合理的焊后热处理为750℃×2 h,可以获得良好的强韧性匹配。

特厚耐候桥梁钢板模拟热影响粗晶区组织性能

使用热模拟试验机模拟60 mm厚耐候桥梁钢Q500qENH在不同焊接热输入(E)下热影响粗晶区热循环过程,研究了单道次热循环下热影响粗晶区(CGHAZ)、多道次焊接下CGHAZ经二次峰值温度(T2p)加热的各亚区(临界加热(IRCGHAZ)和过临界加热(SRCGHAZ))的组织和性能.结果表明,随着E的提高,CGHAZ显微组织由板条状贝氏体逐渐向粒状贝氏体过渡,马氏体/奥氏体(M/A)组元逐渐粗化,夏比(Charpy)冲击吸收功和维氏硬度逐渐降低.当E不超过50 kJ/cm时,SRCGHAZ呈韧性断裂;提高T2p导致SRCGHAZ韧性提高;当E升高至100kJ/cm时,SRCGHAZ为脆性区.各种E下的IRCGHAZ含有粗大的M/A组元,均为脆性区.

焊后热处理对07MnCrMoVR钢热影响粗晶区-20℃冲击韧性的影响

采用光学显微镜、扫描显微镜、透射电镜和冲击韧性试验机对07MnCrMoVR钢热影响粗晶区在460~660℃2 h焊后热处理工艺下的组织性能进行了分析。结果表明,随着焊后热处理温度的升高,焊缝热影响粗晶区-20℃冲击韧性呈现先降低再升高的现象。焊后热处理钢在580℃和620℃出现再热裂纹倾向,冲击试样为脆性断口,解理断裂,沿着晶界出现了微裂纹,主要是因为碳化物沿着晶界析出并长大弱化了晶界的结合能,导致低温冲击韧性出现降低。≥620℃焊后热处理,07MnCrMoVR钢出现再结晶的现象,位错消失,铁素体晶粒合并长大使其低温冲击韧性又重新升高。该钢最优焊后热处理为460~500℃2 h。

微量元素对超大线能量EH36船板热影响区粗晶区组织和性能的影响

通过焊接热模拟研究了在超大线能量下焊接时Al元素、Mg元素和Ti元素含量对EH36高强船板钢热影响区粗晶区组织、性能的影响规律,采用Thermo-Calc热力学计算与SEM,EDS测试相结合的方法揭示了Al元素、Mg元素和Ti元素含量与母材中氧化物类型、尺寸、数量及粗晶区相变的关系.结果表明,Al_(2)O_(3)无法诱导针状铁素体相变,当Al元素质量分数低于0.005%时,钢中可形成Mg元素、Ti元素或其复合氧化物,可促进粗晶区针状铁素体相变.Mg元素和Ti元素联合添加时,当Mg元素质量分数由0.0042%降低为0.0013%,氧化物类型由MgO转变为Mg_(2)TiO_(4),经统计20个视场内的氧化物数量由408个提高到503个,平均直径由1.37μm减小到1.10μm,显著提高了非均匀形核的比表面积,抑制了晶界铁素体的形成,使t8/5=300 s时粗晶区热模拟试样-20℃冲击吸收能量由43 J提升到127 J.

冷却速率对高强钢焊接粗晶热影响区组织和性能的影响

利用热模拟机、金相显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射仪,以及维氏硬度测试与夏比V型冲击试验分析了冷却速率对高强钢粗晶热影响区组织和性能的影响。结果说明:当冷却速率处于0.5~4℃/s时,粗晶区组织主要为粒状贝氏体;当冷却速率处于6~20℃/s时,粗晶区组织主要为板条贝氏体;当冷却速率处于30~60℃/s时,粗晶区组织为马氏体,马氏体转变起始温度Ms的测定值为437℃。当冷却速率为1℃/s时,对应粗晶区的室温冲击功为4.9 J,大角度晶界的占比为28.6%,断裂类型为准解理断裂;当冷却速率为10、60℃/s时,对应粗晶区的室温冲击功分别为20.2、18.9 J,大角度晶界的占比分别为41.4%、31.4%,断裂类型均为韧性断裂。总之,粗晶区组织为粒状贝氏体时韧性最差,粗晶区组织为板条贝氏体时韧性最佳。

屈服强度1400 MPa级低合金超高强钢的SH-CCT曲线及其粗晶热影响区组织

采用热模拟和显微金相、显微硬度检测等技术研究了1 400 MPa级低合金超高强钢的奥氏体化相变温度、冷却时间t_(8/5)对其焊接热影响区粗晶区组织和性能的影响。结果表明,试验钢奥氏体化开始温度A_(c1)为710℃,奥氏体化结束温度A_(c3)为820℃;随着t_(8/5)的增大,热影响区粗晶区的组织由全部为板条马氏体转变为粒状贝氏体+板条马氏体的混合组织,再转变为全部粒状贝氏体组织,最终转变为贝氏体+珠光体+铁素体组织;随着t_(8/5)的增大,显微硬度从500 HV5逐渐降至250 HV5,而试验钢母材硬度值范围为502~523 HV5,因此在t_(8/5)较大时,即在较大的焊接热输入条件下,1 400 MPa级低合金超高强钢软化现象严重,焊接过程应严格控制焊接热输入。

粒状贝氏体对超低碳含铜时效钢粗晶热影响区冲击韧性的影响

研究了粒状贝氏体对超低碳含铜时效钢粗晶热影响区(CGHAZ)冲击韧性的影响。结果表明,粒状贝氏体中M A岛的含量和尺寸对超低碳含铜时效钢CGHAZ的冲击韧性有显著影响。当 M- A岛的数量少、尺寸小(其体积分数小于3%,尺寸小于1μm)时,粒状贝氏体对CGHAZ的冲击韧性影响不大;当 M -A岛的数量多、尺寸大(其体积分数大于3%,尺寸大于1μm)时,CGHAZ的冲击韧性显著下降。通过降低钢中的碳及碳化物形成元素的含量可减少CGHAZ中粒状贝氏体的数量,从而提高钢的CGHAZ的冲击韧性。

JG590钢模拟热影响区粗晶区的组织和性能

以焊接热循环的计算结果为基础,采用Gleeble-1500型热模拟试验机研究了JG590钢焊接热循环对焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)组织、冲击韧度和硬度的影响规律,获得了模拟焊接热影响区连续冷却组织转变图(SH-CCT图);通过传热计算数据和焊接热模拟测试结果,实现了对JG590钢CGHAZ区组织性能的预测和控制。

M-A组元对石油储罐用钢粗晶热影响区韧性的影响

利用Gleeble-3800热模拟试验机模拟粗晶热影响区(CGHAZ)焊接热循环,研究了大热输入条件下不同石油储罐用钢的粗晶区组织、韧性及其变化规律.结果表明,各钢粗晶区组织均以贝氏体为主,但由于铁素体、粒状贝氏体等组织的比例差异,韧性差别较大.同时,随着M-A组元面积分数的增加,韧性也呈下降趋势,两者均为先降之后维持较低值.另外,M-A组元的形态等也对韧性有影响,块状M-A组元对韧性的损害大于条状M-A组元.考虑多种合金元素共同作用对M-A组元形成的综合影响,利用多元线性回归的方法对M-A组元面积分数做出了预测,对粗晶区韧性评判有一定实际意义.

热循环对9Ni钢接头粗晶热影响区显微组织和低温韧性的影响

采用Gleeble-3500型热模拟试验机在t8/5(800℃到500℃冷却时间)分别为6,10,30,60,100s下制备了9Ni钢接头粗晶热影响区(CGHAZ)试样,并对试样进行了低温冲击试验,研究了t8/5对CGHAZ显微组织和低温韧性的影响。结果表明:CGHAZ的显微组织主要由板条马氏体组成,当t8/5为30s时,显微组织中出现粒状贝氏体,且其数量随t8/5的延长而增多;随着t8/5的延长,CGHAZ中马氏体板条束尺寸先略有增大后减小,韧脆转变温度先升高后降低;不同t8/5下CGHAZ在-100,-125℃的冲击功都高于200J,随着冲击温度的下降,冲击断口均由韧窝形貌向准解理形貌转变。

超高强钢Q1100的SH-CCT曲线及粗晶热影响区组织和性能

利用焊接热模拟试验,采用热膨胀法研究了屈服强度1 100 MPa级超高强钢在平衡条件和焊接条件下的奥氏体化相变温度,结合OM,SEM观察和硬度检测结果,绘制出实验钢焊接条件下奥氏体连续冷却转变曲线(SH-CCT),研究了不同冷却速率下粗晶热影响区(CGHAZ)显微组织和硬度的变化规律.采用TEM观察和Lepera腐蚀,研究不同冷速下M-A组元数量、形貌和分布情况.研究结果表明,在焊接条件下,实验钢的奥氏体化温度明显高于平衡条件下的奥氏体化相变温度;随着冷却速率增大,相继发生B,B+M和M相变,硬度逐渐上升,当冷却速率达到60℃/s时,其维氏硬度最高可达HV464.当冷却速率小于10℃/s时,开始出现M-A组元,并且随冷却速率降低,M-A组元数量增加,尺寸增大.

热输入对2.25Cr1MoV钢粗晶热影响区再热裂纹敏感性的影响

再热开裂曾多次在2.25Cr1MoV钢反应器的焊接粗晶热影响区（Coarse-grained heat affected zone,CGHAZ）部位发生,却很少在＂斜Y型坡口再热裂纹试验＂中出现。考虑两者之间的热输入差异,通过Gleeble热模拟试验研究热输入对2.25Cr1MoV钢CGHAZ再热裂纹敏感性的影响,并结合显微组织观察、硬度测定及断口分析,讨论热输入、组织和性能之间的关系。结果表明,在5~100 kJ/cm的热输入范围内,CGHAZ的再热裂纹敏感性随热输入的升高而增大,当热输入为35 k J/cm时,CGHAZ在675℃对再热开裂＂高度敏感＂,限制热输入在25 kJ/cm以内,将有效降低其再热裂纹敏感性。综合分析发现,模拟CGHAZ的高温塑性与其在高温拉伸试验后硬度的变化规律之间存在良好的对应关系。当软化现象发生时,拉伸试样的断裂模式为穿晶与沿晶的混合型断裂,具有较高的断面收缩率（Reduction of area,Ro A）,当二次硬化现象发生时,其断裂模式为均一的微孔聚集型沿晶断裂,RoA显著降低。试验结果从二次硬化的角度反映了高热输入条件下CGHAZ的再热脆化机理。

不同冷速下Q1100高强钢焊接热影响区粗晶区的组织转变特征

利用Gleeble-3500型热模拟试验机对Q1100高强钢的焊接过程进行模拟,采用热膨胀法结合显微组织与硬度测试,绘制了该钢的模拟热影响区连续冷却转变曲线(SHCCT曲线),研究了不同冷却速率下焊接热影响区粗晶区的组织转变特征和硬度变化规律。结果表明:在模拟焊接条件下,该钢的奥氏体化温度明显高于平衡状态下的奥氏体化温度;当冷却速率低于2℃·s^(-1)时,热影响区粗晶区为全贝氏体组织;当冷却速率为2~12℃·s^(-1)时,热影响区粗晶区为贝氏体和马氏体的混合组织;当冷却速率超过12℃·s^(-1)时,热影响区粗晶区得到全马氏体组织;随着冷却速率增加,焊接热影响区粗晶区的硬度逐渐增大。

Zr微合金钢粗晶热影响区韧性和组织分析

为了获得大热输入焊接热影响区,利用实验室25 kg真空感应炉炼制不同Zr含量的实验用钢,在MMS-300型热模拟机上,对其试样进行热输入能量为100 kJ/cm,峰值温度1 400℃的大热输入焊接热模拟实验.借助电子探针(EPMA)等对CGHAZ中形成针状铁素体(AF)的夹杂物进行了微区分析,研究了夹杂物的化学组成和分布形态.结果表明:当Zr含量为0.003%时,焊接CGHAZ区低温冲击韧性最好,当Zr含量大于0.003%时CGHAZ的低温韧性随着Zr含量的增加呈下降趋势;CGHAZ中的奥氏体晶粒尺寸随小尺寸夹杂物数量的增加而降低;形成AF的夹杂物多以Zr的氧化物为核心表面析出MnS的复合氧化物夹杂,尺寸在0.5～3μm.

热输入对12MnNiCrMoV钢薄板焊接接头粗晶热影响区组织和性能的影响

分别在9.2,10.4,12.2,21.0kJ·cm-1焊接热输入下对12MnNiCrMoV钢薄板进行对接焊,研究了焊接热输入对焊接接头粗晶热影响区显微组织、晶粒尺寸、硬度和冲击性能的影响;为了确定不同热输入下接头粗晶热影响区的焊接热循环曲线,对焊接过程的温度场进行了有限元模拟。结果表明:随着焊接热输入增大,粗晶热影响区的组织变化并不明显,均为粒状贝氏体和块状铁素体,但晶粒尺寸逐渐变大,-20℃冲击韧性和维氏硬度均逐渐降低;晶粒粗化是粗晶热影响区产生脆化与软化的最主要原因;通过有限元模拟可知,随着热输入增大,粗晶热影响区相同位置处的峰值温度逐渐升高,并且在高温停留的时间延长。

焊接热循环及铌对原油储罐用钢粗晶热影响区组织和性能的影响

采用热模拟试验研究了Nb对不同焊接热循环时粗晶热影响区组织、性能及转变动力学的影响。试验结果表明,在全部热输入下,不含Nb钢韧度均高于含Nb钢韧性,但大热输入(60～100kJ/cm)时韧性值相差较大,差值最小为60kJ/cm时相差153J,小热输入(40～30kJ/cm)时韧性值相差较小,差值最大为30kJ/cm时相差68J。从不同热输入时膨胀试验分析可知,含Nb钢转变开始温度Ar3比不含Nb钢低约15～30℃,大热输入时固溶Nb抑制铁素体转变,促进粒状贝氏体形成,严重恶化韧性,小热输入时含Nb钢低碳自回火马氏体数量较多,但韧度较好,与以细板条贝氏体组织为主的不含Nb钢相比韧性仅有小幅下降。

锆处理对微合金钢粗晶热影响区组织的影响

采用光学显微镜和透射电镜研究了锆处理对微合金钢粗晶热影响区组织的影响。结果表明:模拟粗晶热影响区的奥氏体晶粒尺寸随着焊接线能量的提高而变大;在焊接线能量相同时,锆处理后粗晶热影响区的奥氏体晶粒尺寸比未经锆处理的大。焊接线能量为30 kJ／cm时,粗晶热影响区的组织以贝氏体为主;60 kJ／cm时,粗晶热影响区中的马氏体-奥氏体数量变少,并出现铁素体和珠光体。经过锆处理后,粗晶热影响区中的夹杂物由长条的尖角状变为圆形或近圆形,且都是含锆的复合夹杂物,含锆夹杂物作为形核核心,在其表层沉淀析出Al2O3和／或MnS,其尺寸在1．0～3．0μm之间。