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.

峰值温度对780HE复相钢粗晶区组织与性能的影响

【目的】该文旨在系统地研究峰值温度对780HE复相钢粗晶区组织、析出相及力学性能的影响。【方法】利用热模拟试验机模拟焊接过程中不同热输入下780HE复相钢粗晶区经历的焊接热循环。【结果】在不同峰值温度下,粗晶区组织均由贝氏体组成,峰值温度由1140℃提升至1320℃时,奥氏体初始转变温度降低,板条贝氏体含量由10%提升至95%,位错密度由0.96×10^(6) mm^(−2)增加至1.12×106 mm^(−2)。粗晶区析出相均以近圆形复合型析出相(Ti,Nb)C为主,伴随微量方形(Ti,Nb)(C,N)。峰值温度在1210℃及以上时,2~10 nm的(Ti,Nb)C消失,大尺寸的(Ti,Nb)C密度降低至7μm^(−2)以下。峰值温度由1140℃提升至1210℃及1320℃后,抗拉强度分别为750 MPa,744 MPa及789 MPa,屈服强度分别为661 MPa,652 MPa及705 MPa,断后伸长率分别为12.2%,12.4%及10.4%,冲击吸收能量分别为64.17 J,18.55 J及5.64 J,冲击断口由韧性断裂向脆性断裂转变。【结论】峰值温度对粗晶区组织、析出相种类无明显影响。随着峰值温度的增加,板条贝氏体含量增加,位错密度增加,同时析出相尺寸增大,屈服强度先略微下降再显著提升,与断后伸长率变化趋势相反,而冲击韧性显著降低。

大热输入条件下氮含量对低碳Mo-V-Ti-B微合金钢粗晶热影响区组织与冲击韧性的影响

采用Gleeble研究了大热输入条件下,氮含量对低碳Mo-V-Ti-B微合金钢焊接粗晶热影响区组织和冲击韧性的影响。结果表明,在100 kJ/cm热输入条件下,85 N、110 N和144 N试验钢粗晶热影响区-20℃冲击功分别为186 J、97 J和57 J。随着试验钢中氮含量的增加,试验钢粗晶热影响区冲击功逐渐降低。当氮含量从85 ppm增加至110 ppm时,低碳Mo-V-Ti-B微合金钢焊接粗晶热影响区组织由块状铁素体+大量针状铁素体转变为块状铁素体+少量的针状铁素体,组织发生粗化,故粗晶热影响区冲击功降低。当氮含量从110 ppm进一步增加至144 ppm时,粗晶热影响区组织由块状铁素体+少量的针状铁素体转变为块状铁素体+珠光体,虽然块状铁素体晶粒发生细化,但是粗晶热影响区组织中的“硬相”珠光体的含量增加,并且珠光体尺寸较大,在冲击试样变形过程中“硬相”珠光体与基体形变不协调,从而导致裂纹的萌生,造成冲击功进一步下降。

经历多次热循环的X80管线钢焊接粗晶区的组织性能研究

采用相变仪DIL805A D模拟X80管线钢焊接的多次热循环过程,并采用OM、SEM及HV-1000获得其显微组织、M-A组元尺寸和体积分数以及原奥氏体晶粒粗化情况和显微硬度。结果表明:经历峰值温度为1350℃的快速焊接热循环作用后,母材中的PF和QF消失;随着热循环次数的增加,组织类型基本保持不变,主要为GB、BF、M-A组元,但GB体积分数逐渐减少、BF体积分数逐渐增多、BF板条宽度从1次热循环后的0.77μm增至3次热循环后的1.36μm,M-A组元的平均晶粒尺寸增大且体积分数略微减少;原奥氏体晶粒尺寸从1次热循环后的40.5μm粗化至3次热循环后的69.5μm,且表现出逐渐不均匀化。此外,X80管线钢显微硬度的上升趋势随热循环次数的增加而减缓。

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。

一次峰值温度对激光电弧复合焊热模拟临界再热粗晶区组织与韧性的影响

临界再热粗晶区(Intercritically reheated coarse grained heat affect zone, ICCGHAZ)是低合金高强钢焊接热影响区的局部脆化区,为研究一次峰值温度对低合金高强钢激光电弧复合焊ICCGHAZ微观组织和韧性的影响,本工作利用焊接热模拟技术制备了不同一次峰值温度的ICCGHAZ试样,并对其组织和韧性进行了表征与分析。结果表明:不同一次峰值温度下,热模拟ICCGHAZ的基体组织均为板条马氏体,块状马奥(Martensite-austenite, M-A)组元分布在原奥氏体晶界并在局部聚集成链状。随着一次峰值温度的升高,热模拟ICCGHAZ试样平均晶粒尺寸不断增加,M-A组元体积分数也不断增加,但M-A组元平均晶粒尺寸变化不大。热模拟ICCGHAZ试样裂纹扩展功随一次峰值温度的升高而不断下降,裂纹形成功变化不大。

改善高强韧管线钢焊接热影响区粗晶区韧性的现状与趋势

从高强韧管线钢的成分设计、微细夹杂物控制、奥氏体晶粒大小、热影响区微观组织、焊接工艺等几个方面阐述了各个因素对管线钢粗晶区韧性的影响,提出了改善高强韧管线钢焊接热影响区粗晶区韧性的思路与方法在于控制管线钢的合金元素、奥氏体晶粒大小、MnS的析出、控制中温转变组织以及特殊焊接工艺的开发。

焊接热循环对X80管线钢粗晶区韧性和组织的影响

利用焊接热模拟技术、光学金相、透射电子显微镜和示波冲击韧度试验、断裂韧度试验研究了焊接热循环对X80管线钢粗晶区韧性和组织的影响。试验结果表明,在六种热循环参数下,X80管线钢模拟粗晶区具有不同的显微组织,当焊接热循环参数较小时,以下贝氏体和板条马氏体为主,随着热循环参数的增大,以粒状贝氏体为主,且其中的M—A岛的形态由细短条状转变成大长条状或大块状,分布由晶界转向晶内,同时数量增多,韧性恶化。

X80管线钢焊接粗晶区组织与韧性的研究

X80钢经焊接热模拟后粗晶区组织明显粗化,韧性显著下降.低碳时在粗晶区中的贝氏体铁素体板条间形成的硬而脆的Fe3C是恶化粗晶区韧性的主要原因.超低碳时在粗晶区中形成的马氏体-奥氏体(M-A)组元的含量比低碳时少,M-A组元中残余奥氏体所占的比例大,由于马氏体中偏聚的碳含量低,因而其塑性好,同时因超低碳抑制了Fe3C碳化物的形成而改善了粗晶区的韧性.

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。

消除应力退火处理对WB36钢粗晶区性能的影响

研究了消除应力（SR）处理对WB36钢粗晶区组织性能的影响,重点研究其SR处理脆化倾向,确定脆化敏感温度,分析了脆化机理。研究结果表明,在590～620℃进行SR处理时,WB36钢粗晶区具有较好的抗回火稳定性,组织精细结构虽然有一定变化,但仍保持较明显的板条马氏体组织形态。随着回火温度的升高,粗晶区硬度逐渐降低,没有出现二次硬化现象。粗晶区有明显的SR处理脆化倾向,韧性损失率超过66%,脆化敏感温度在590℃附近,超过620℃后脆化程度明显减轻。粗晶区SR处理脆化原因是由于高温回火脆性。

X80管线钢焊接二次热循环粗晶区的韧性和显微组织研究

利用热模拟技术,采用光学、透射电镜和冲击韧度、裂纹尖端张开位移(CTOD)试验研究了X80管线钢在(多道焊接)二次热循环过程中粗晶区的韧性与显微组织的关系。结果表明:当二次峰值温度处于(α+γ)两相区温度范围时,再热粗晶区的韧性最低,具有明显的临界粗晶区局部脆化倾向,引起临界粗晶区局部脆化的主要原因是形成了粗大的岛状组织。

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.

含铜时效钢焊接粗晶区组织与韧性分析

研究了含铜时效钢焊接粗晶区的组织与韧性,并测定了含铜时效钢焊接粗晶区连续冷却转变曲线(SHCCT曲线)。结果表明,冷却速度对含铜时效钢焊接粗晶区的组织和韧性有显著影响。随着冷却速度的增加,粗晶区的组织由粗大的粒状贝氏体转变为细小的板条贝氏体;当t85≤40s时,焊接粗晶区无塑性转变温度低于-50℃,可获得良好的低温韧性。当t85>40s时,焊接粗晶区冲击韧度显著降低,大尺寸M-A组元的增多是导致含铜时效钢韧性恶化的重要原因。

焊接热输入对Q1100粗晶热影响区组织和韧性的影响

通过焊接热模拟试验,模拟不同热输入下Q1100粗晶区的热循环过程。采用示波载荷冲击试验机检测焊接热模拟试样的冲击韧性,结合OM、SEM观察试样的显微组织和断口形貌;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,分析不同热输入对粗晶区显微组织特征与冲击韧性的影响规律。研究结果表明,随焊接热输入的增大,粗晶区的组织由板条马氏体转变为板条马氏体+板条贝氏体的混合组织,最终转变为粗大的粒状贝氏体,原始奥氏体晶粒尺寸逐渐增大;-20℃下的冲击韧性呈现先增大后减小的趋势,焊接热输入为14.95 k J/cm时,相互交割的马贝混合组织使Q1100的粗晶区具有最优的韧性。M-A组元的形成和原奥晶粒尺寸的增大是大热输入下造成韧性下降的主要原因。

焊接热循环对SA508-3钢临界粗晶区组织和性能的影响

针对核电设备用SA508-3钢临界粗晶区,采用热模拟技术研究了不预热下焊接热循环对临界粗晶区组织和性能的影响.结果表明,临界粗晶区在原奥氏体晶界上析出了项链状的隐晶马氏体组织,使其性能恶化,是焊接接头中最为薄弱的区域.临界粗晶区在经历峰值温度400~650℃的焊接热循环后,冲击韧性得到明显的改善,此时可以获得良好的强韧性匹配.在SA508-3钢多层多道焊接过程中,通过合理控制层道间焊接热循环条件,可有效改善临界粗晶区组织和性能.

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。

细晶粒钛合金粗晶区组织及接头力学性能分析

针对TIG焊接过程,研究了显微组织为层片状结构的细晶粒Ti-6Al-4V合金热影响区粗晶区组织转变规律,分析了热输入对粗晶区晶粒生长和接头力学性能的影响。粗晶区晶粒尺寸的测量结果显示,经历焊接热循环后,晶粒具有严重的长大倾向。焊接过程中,粗晶区发生了马氏体相变,形成α′马氏体组织。随着热输入的增加,粗晶区组织将由尺寸较小,且相互交错的α′丛,持续生长成贯穿整个晶粒的粗大α′束。硬度测量结果表明,热影响区中存在一个软化区间,该区间宽度随焊接热输入增加而增大。细晶粒Ti-6Al-4V合金焊接接头抗拉强度随热输入增加而减小。较大热输入下,断口位于粗晶区内,拉伸断口呈准解理断裂特征。

焊接热循环峰值温度及冷却速率对SA508-3钢粗晶区组织和性能的影响

针对核电设备用SA508-3钢粗晶区,采用热模拟技术研究了在不预热前提下二次焊接热循环峰值温度及冷却速率对粗晶区组织和性能的影响.结果表明,粗晶区在经历不同峰值温度及冷却速率的焊接热循环后,其显微硬度与冲击韧性起伏较大,是SA508-3钢焊接接头中性能极不稳定的区域.粗晶区在经历峰值温度600~700℃的二次焊接热循环后可以获得较好的强韧性匹配.t8/5为10 s时,粗晶区在经历峰值温度750~950℃的二次焊接热循环后,在晶界附近形成的隐晶马氏体以及晶粒的进一步粗化,使得综合性能最差,应加以避免.