试板几何尺寸及熔敷比对焊条脱渣率的影响

在不同的坡口角度、板厚、板长等条件下对两种焊条进行了基于GB/T 25776-2010《焊接材料焊接工艺性能评定方法》的脱渣性试验,观察坡口角度、板厚、板长、熔敷比等条件对同种焊条脱渣率的影响,以及对两种固定焊条之间脱渣率区分度的影响.研究结果表明：在坡口角度为70°、板长为400 mm、板厚为16 mm、熔敷比在1.20～1.40范围内时,两种焊条的脱渣率试验结果最稳定,且具有较高的区分度.

Si元素对800 MPa级HSLA钢焊材熔敷金属组织及韧性的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)等试验,分析了不同Si元素含量(质量分数,%)对800 MPa级低合金高强(HSLA)钢焊材熔敷金属组织特征及韧性的影响.结果表明,当Si元素含量从0.45%增加到0.66%时,熔敷金属(0.035C-0.45Si-1.47Mn-2.56Ni-0.68Cr-0.62Mo)的屈服强度从850 MPa增大到895 MPa,抗拉强度从917 MPa增大到954 MPa,−50℃冲击吸收能量从115 J降低到73 J;当Si元素含量为0.45%时,熔敷金属显微组织主要由板条贝氏体及部分粒状贝氏体和板条马氏体组成,各组织间呈相互交织状分布;而当Si元素含量增大到0.66%时,组织主要由细长条状的板条马氏体及部分板条贝氏体组成;随着Si元素含量增大,组织长宽比明显增大,且组织之间趋于平行分布.熔敷金属由γ(奥氏体)→贝氏体/马氏体混合组织转变时的相变温度随着Si元素含量增加而降低,随着Si含量增大,熔敷金属板条和板条块亚结构由交织的短条状向平行的细长条状转变,板条束亚结构尺寸明显变大,板条束亚结构尺寸增加使熔敷金属的大角度晶界占比降低,熔敷金属的冲击韧性降低.

440 MPa级高强钢焊条熔敷金属组织与低温冲击韧性研究

为满足440 MPa级高强钢对焊接材料的需求,研制了三种焊条,并进行了熔敷金属焊接试验,使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段研究了熔敷金属组织与低温冲击韧性.结果表明,随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,熔敷金属的-40℃平均冲击吸收功从35.7 J逐渐增至96.3 J,低温冲击韧性逐渐提高;随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,虽然熔敷金属中M23C6型碳化物含量逐渐增大,但是熔敷金属的CCT曲线逐渐右移,相变温度逐渐降低,使得针状铁素体含量逐渐增加,铁素体板条尺寸逐渐减小和板条间交织状分布趋势逐渐增强,M-A组元含量及尺寸逐渐减小,是低温冲击韧性逐渐提高的主要原因;含Cu熔敷金属中夹杂物外层会形成CuS,针状铁素体形核更容易,有利于低温冲击韧性提高.

Mg含量对ER5356铝合金焊丝熔敷金属组织和性能的影响

针对国产ER5356铝合金焊丝,用熔化极惰性气体保护焊(MIG)制备ER5356铝合金焊丝熔敷金属,研究Mg含量对其组织和性能的影响。结果表明:熔敷金属主要由α(Al)基体相和少量β(Al_(3)Mg_(2))相组成;熔敷金属层内中心部位以尺寸较小的树枝晶组织为主,近界面处以柱状晶为主,界面区以细小的等轴晶为主;熔敷金属顶部区域为发达的树枝晶结构,Mg出现了晶内偏析,随Mg含量升高,偏析加剧;随焊丝中Mg含量的增高,熔敷金属的抗拉强度和屈服强度提高,而伸长率先增后减,Mg的质量分数为4.49%的熔敷金属综合性能最佳,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为277.7 MPa、131.3 MPa、34.2%。

AZ91镁合金冷金属过渡熔敷过程稳定性分析

与典型冷金属过渡(Cold Metal Transfer,CMT)电参数波形相比,改进后CMT电参数波形的短路过渡阶段新增了一个脉冲阶段,从而保证了稳定的镁合金熔敷沉积过程。通过分析镁合金的性能及CMT短路过渡阶段的熔滴受力情况,探究了在典型CMT电参数波形下镁合金熔敷时产生飞溅的原因,同时研究了改进后CMT电参数波形下短路基值阶段电流值I_(sc2)对熔滴过渡稳定性的影响。结果表明,短路峰值阶段可以促使熔滴在短路过渡时形成颈缩,从而有助于实现稳定无飞溅的熔滴过渡过程。当I_(sc2)较小时,会导致形成的颈缩较粗,液桥难以自然断裂;而当I_(sc2)较大时,颈缩处会具有较大的电流密度,从而导致液桥容易在大热量的作用下气化爆断。使用改进后CMT电参数波形进行镁合金熔敷时,在12 m/min的送丝速度下,仍可以保证熔敷过程稳定可控。

热处理工艺对ER316H熔敷金属力学性能影响的研究与分析

采用ER316H焊接材料进行堆焊的3Cr13钢由于其具有良好的耐腐蚀性能和抗蠕变性能,在大型电站锅炉、核电机组等压力容器中得到了广泛的应用。但由于其在焊接时存在较高的残余应力,容易造成焊缝和热影响区开裂,从而制约该材料在大型锅炉等压力容器中的应用。为了解决这一问题,可通过控制热处理工艺来降低残余应力,从而促进ER316H焊接材料在大型锅炉等压力容器中的应用。通过金相组织分析、硬度检测、拉伸试验和冲击试验等方法研究了热处理工艺对ER316H焊接材料熔敷金属力学性能的影响,为大型锅炉等压力容器焊接用材料的生产应用提供参考。

热处理温度对1000 MPa级高强钢熔敷金属组织和性能的作用机制

采用丝级埋弧焊方法制备1000 MPa级高强钢熔敷金属,利用SEM、EBSD、XRD和TEM等微观分析方法研究了焊后热处理温度(500~620℃)对1000 MPa级高强钢熔敷金属组织演变的影响,并通过拉伸和冲击试验评估其力学性能.结果表明,随着热处理温度升高,1000 MPa级高强钢熔敷金属抗拉强度和屈服强度对比焊态(as welded,AW)先升高后降低,熔敷金属热处理后比AW韧性降低.1000 MPa级高强钢熔敷金属在540℃热处理时获得较好强韧匹配效果,抗拉强度1030MPa,屈服强度970 MPa,-40℃冲击韧性58 J.1000 MPa级高强钢熔敷金属在500~620℃热处理过程中M/A组元中的A逐渐分解为碳化物和铁素体,M在620℃热处理时生成逆转变奥氏体并保留至室温.碳化物对于位错具有钉扎作用,但随热处理温度升高碳化物对位错的钉扎作用减弱,位错通过滑移和攀移不断减少.熔敷金属析出的碳化物对位错的钉扎作用强于位错滑移的软化作用时,熔敷金属强度提高,碳化物对位错的钉扎作用弱于位错滑移的软化作用时基体组织软化,熔敷金属强度降低.析出的碳化物导致位错塞积,产生的应力集中区域成为裂纹源,使热处理态熔敷金属韧性低于AW.

Mn含量对ENiCrMo-2镍基焊条熔敷金属组织和性能的影响

采用焊条电弧焊方法制备了ENiCrMo-2镍基焊条合金熔敷金属。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱分析(EDS)方法对熔敷金属的晶界形貌、析出相成分、析出相形貌特征加以研究;对熔敷金属进行拉伸试验并分析断口形貌,研究了Mn含量对熔敷金属组织及力学性能的影响。结果表明,显微组织以奥氏体柱状晶为主,Mn含量的提高改变了偏析带宽度,但对析出相的影响并不明显。析出相包括富Cr碳化物(M_(7)C_(3))以及富Mo、Cr碳化物(M_(23)C_(6)),部分析出物为M7C3包裹着M_(23)C_(6);随着Mn含量从0.16 wt.%升高到0.91 wt.%,熔敷金属的塑韧性和抗裂性得到提高,熔敷金属力学性能良好。通过断口分析发现,当Mn含量为0.16 wt.%时,存在较弱的结晶裂纹和高温失塑裂纹倾向,Mn含量的提高使裂纹倾向减弱,沿晶开裂的断裂面上的韧窝形貌逐渐均匀变深。因此,适当增加Mn含量可优化ENiCrMo-2镍基焊条合金熔敷金属的组织和力学性能,当Mn含量增加至0.91 wt.%时熔敷金属的力学性能最优。

存放时间对铝合金焊丝熔敷金属及焊接性能的影响

针对已开封的铝合金焊丝,对其存放期限进行研究。分别选取存放时间为0、24 h、48 h、72 h、168 h、360 h的焊丝进行熔敷金属抗气孔性能试验和力学性能试验,并测试焊接接头疲劳性能,探究存放时间对铝合金焊丝性能的影响。研究结果表明:存放时间在0~360 h,熔敷金属的抗气孔性能均可以满足标准要求,熔敷金属的气孔数与存放时间呈线性递增关系,拟合度R 2因子达0.94;熔敷金属的力学性能均可以满足标准要求;随着存放时间的增加,熔敷金属的σb、σ0.2、断后延伸率A没有显现出特定的变化规律;随着存放时间的增加,焊接接头疲劳极限σ-1呈现出下降的趋势,存放时间0~24 h,焊接接头疲劳性能良好,承受动载荷能力较强;从实际应用的角度上讲,存放时间0~360 h的铝合金焊丝可以用于生产承受静载荷的构件,而对于承受动载荷的关键构件,焊接所用铝合金焊丝的存放时间不宜超过24 h。

铝镁合金对LNG储罐用9%Ni钢镍基焊条熔敷金属力学性能的影响

为探究ENiCrMo-6合金系焊条中不同含量的铝镁合金对熔敷金属力学性能的影响,在原配方中添加了不同含量的铝镁合金,并对焊接后的试板进行射线探伤、显微组织观察及化学成分、氧含量和力学性能检测。结果显示,3种不同含量铝镁合金焊条焊接后的熔敷金属经射线探伤均合格;三者的显微组织类型差别不大;随着铝镁合金含量的提高,熔敷金属中硅、锰和铬三种元素的相对含量同步提高,但均满足相关标准要求;1.5%含量的铝镁合金熔敷金属出现明显的夹杂物并含有更多的氧含量,同时具备更好的力学性能,尤其是更高的延伸率和断面收缩率。结果表明,适量铝镁合金能促进熔敷金属中夹杂物的形成;在一定范围内,铝镁合金对熔敷金属力学性能中低温冲击韧性影响不大,但可以显著改善塑性。

1000 MPa级高强钢熔敷金属强韧化机理分析

自主设计4种不同镍含量(ω_(Ni))的Ni-Cr-Mo系焊丝,采用TIG焊制备1000 MPa级高强钢熔敷金属.利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等对不同镍含量的熔敷金属微观组织进行表征,通过拉伸、冲击、硬度试验对熔敷金属力学性能进行测试,探求镍含量对1000 MPa级高强钢熔敷金属强韧性机理的影响规律.结果表明,不同镍含量熔敷金属组织均由板条马氏体、板条贝氏体、联合贝氏体和残余奥氏体组成;镍含量不同,微观组织不同;随着镍含量增加,柱状晶宽度增大,板条马氏体、联合贝氏体和残余奥氏体增多,板条贝氏体减少,熔敷金属强度提高,塑性降低;当ω_(Ni)为5.44%时,强韧匹配最佳,屈服强度为1005 MPa,−50℃下冲击吸收能量为95 J.创新点:阐明了1000 MPa级海工用钢熔敷金属强韧化机理,揭示镍含量对1000 MPa级熔敷金属强韧化机理的影响.

1000 MPa级高强钢埋弧焊熔敷金属组织及性能

针对水电用1000 MPa级高强钢设计了一种埋弧焊用焊丝、焊剂。借助JMat Pro软件对熔敷金属的组织和力学性能进行模拟,并通过拉伸试验、冲击试验、OM,SEM,EDS等手段对其进行评价。研究了熔敷金属成分和焊接热输入对熔敷金属组织及力学性能的影响。试验结果表明,研制的焊材焊接工艺性优良,通过控制合金元素含量使熔敷金属力学性能远高于标准值;重点分析了Cr含量对熔敷金属组织和力学性能的影响,熔敷金属中少量的Cr元素会提高针状铁素体含量,Cr元素含量较高时,会增加贝氏体含量,使熔敷金属强度不断提高,冲击韧性先提高后降低;随着焊接热输入的升高,熔敷金属中针状铁素体含量不断减少,先共析铁素体含量提高,组织粗化,熔敷金属强韧性不断降低。

焊后热处理对NiCrMo-3熔敷金属腐蚀行为的影响

以NiCrMo-3合金熔敷金属为研究对象,通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等研究了原始焊态与690℃保温8 h热处理态熔敷金属的耐腐蚀性能差异.结果表明,与焊态试样相比,热处理试样具有良好的耐晶间腐蚀性能,在HNO3溶液中浸泡不同的时间发生了点蚀和晶间腐蚀;热处理态金属除了点蚀与晶间腐蚀还发生了部分枝晶间腐蚀行为.热处理后的试样由于NbC,Laves相数量及尺寸的增加导致腐蚀敏感性升高.析出相NbC,Laves相与基体的电位差导致在腐蚀介质作用下发生点蚀.晶界析出物导致Ni,Cr元素含量的降低,从而增加了熔敷金属晶间腐蚀敏感性.热处理后由于元素再分配导致枝晶间Nb,Mo等元素的富集和Ni,Cr等元素的贫化,引起枝晶间腐蚀.创新点:(1)利用衍射花样标定确定析出相的晶体结构,结合X射线衍射分析得出析出相类型.(2)对热处理前后埋弧焊焊接接头的析出相数量和尺寸进行统计,阐明析出相对耐腐蚀性能的影响.

不同Si元素含量9Cr耐热钢熔敷金属铅铋腐蚀行为

为研究Si元素含量对9Cr铁素体-马氏体耐热钢熔敷金属在液态铅铋中腐蚀行为的影响,将不同Si元素含量9Cr铁素体-马氏体钢熔敷金属分别在550℃饱和氧及控氧(氧浓度:1×10^(-6)%~5×10^(-6)%,质量分数)静态铅铋中进行腐蚀试验.结果表明,熔敷金属在550℃饱和氧铅铋中形成双层结构氧化层,在550℃控氧铅铋中形成不连续钝化层和厚度不均匀的双层结构氧化层,钝化层在腐蚀过程中会通过渗透机制和断裂机制在部分区域发生失效,失效区域氧化加剧形成双层结构氧化层.随着熔敷金属中Si元素含量的增加,饱和氧铅铋中的氧化层厚度降低,控氧铅铋中的钝化层连续性提高,熔敷金属在铅铋中的耐蚀性提高.

基于原位拉伸的ERNiCrFe-13焊丝熔敷金属断裂机制分析

针对ERNiCrFe-13焊丝熔敷金属拉伸过程中的微观组织演变规律和微裂纹的萌生扩展机制,采用SEM原位拉伸结合扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察和能谱(energy dispersive spectrometer,EDS)分析对熔敷金属组织及断裂行为等进行分析.结果表明,ERNiCrFe-13焊丝熔敷金属组织主要由柱状晶γ相(NiCrFe固溶体)、枝晶间富Nb和Mo元素的Laves相(Cr,Fe,Ni)_(2)(Nb,Mo)、MC碳化物与共晶组织组成,Laves相的形成主要与凝固过程中Nb和Mo元素的偏析有关,且具有尺寸效应,水平方向Laves相尺寸大于4μm易发生开裂,断裂机制为枝晶间析出相在切应力作用下本体断裂萌生微裂纹,在轴向拉应力的作用下进一步沿晶界扩展连通至断裂失效,断口呈韧性断裂,碳化物偏析(NbC、TiC)和大尺寸Laves相是晶界裂纹产生的主要原因.

Ti、Mn对Q690钢SMAW熔敷金属组织和力学性能的影响

以开发与Q690高强钢匹配的焊接材料为目的,通过扫描电镜、能谱分析等手段研究了Ti和Mn含量对焊条电弧焊(SMAW,shielded metal arc welding)熔敷金属组织和力学性能的影响。结果表明,Ti和Mn可以有效地改善熔敷金属的微观组织和力学性能。适量添加Ti、Mn会促使熔敷金属中针状铁素体的形成。随着Mn含量的增加,熔敷金属的微观组织由粒状贝氏体+针状铁素体转变为板条贝氏体+马氏体,导致其抗拉强度升高,冲击性能下降。

双钨极TIG电弧增材熔敷道成形特性研究

双钨极TIG电弧具有低电弧压力特性,能够在大电流下避免驼峰、咬边等缺陷,提高熔敷效率。为将其应用于增材制造,采用单丝输送和双丝输送两种模式,针对200 A以上的大电流双钨极TIG电弧,研究熔敷电流、送丝速度、行走速度对熔敷成形的影响。结果表明,在单丝输送模式下,200~350 A电流范围内,送丝速度过快会导致熔敷道铺展不良,而在350 A以上,送丝速度过快会导致插丝缺陷;采用双丝输送模式,能提高电弧熔丝热效率,有效降低插丝倾向,提高熔敷效率。最终得出200~650 A电流下的最大许用送丝速度和行走速度范围,为双钨极TIG电弧增材制造提供了成形良好的工艺窗口。双钨极TIG电弧增材在650 A熔敷电流下依然能够成形良好,熔敷效率达到5.36 kg/h。

合金元素对X80管线钢熔敷金属组织和性能的影响

为了研究Ni、Cr、Mo、Ti、V元素对X80管线钢熔敷金属显微组织和力学性能的影响,设计了5种化学成分的实心焊丝,并用其对X80管线钢进行MIG焊焊接.经过光学显微镜、电子扫描显微镜分析及力学性能试验,对熔敷金属的显微组织、力学性能进行了研究.结果表明:随着碳当量的增加,熔敷金属的拉伸性能不断提升;Ni含量低于1.0%时,随着Ni含量的增加,针状铁素体比例略增加,而先共析铁素体尺寸发生粗化;Ti、V微合金元素含量的增加,可增加熔敷金属针状铁素体的长宽比,使M-A组元尺寸显著减小,从而屈服强度保持在612 MPa,-20℃下冲击吸收功可达141 J;当Cr、Mo元素含量提高至0.57%时,等轴铁素体被成排的贝氏体取代,且包含大量原奥氏体晶界,使得冲击韧性急剧恶化.

全熔敷中部槽的研究及应用

中部槽作为刮板输送机的关键部件,其平稳运行是保证高产、高效煤炭开采的重要因素。为解决中部槽因磨损失效造成使用寿命短的问题,采用熔敷技术对磨损的中部槽进行耐磨强化处理。通过井下工业性试验验证了方案的可行性和有效性,能显著提高中部槽耐磨性能,有效延长其使用寿命。

不同焊接电流下气体保护药芯焊丝熔敷金属的显微组织及力学性能

针对一种X80管线钢用气体保护药芯焊丝,研究了不同焊接电流下其熔敷金属的显微组织及力学性能。结果表明:熔敷金属组织主要由针状铁素体、块状铁素体、粒状贝氏体组成;当焊接电流为150~250 A时,随着焊接电流的增大,组织的晶粒尺寸有增大趋势,熔敷金属的屈服强度、抗拉强度和低温冲击性能均呈现先增大后减小的趋势;当焊接电流为200 A时,熔敷金属的力学性能达到最大,焊缝组织以细小铁素体为主。