3.5Ni低温钢的焊接

低温容器的生产,不仅要求钢材有良好的低温性能,而且经过焊接、热处理等加工过程后,焊接接头性能要保证低温使用要求。因此焊接材料的选择、焊接工艺规范对性能的影响以及焊后热处理规范的确定都是十分重要的,在此通过大量试验研究了3.5Ni钢的焊接、热处理及材料性能;制定了为获得最佳母材及焊缝综合力学性能的热处理工艺参数;掌握了该材料的焊接性,确定了最佳焊接工艺参数及相匹配的焊材。上述研究的结果,为应用该种材料制造产品奠定了扎实的理论和实际基础。

热矫正温度对S355J2W+N低合金钢对接接头疲劳性能的影响

通过对经不同温度火焰热矫正的S355J2W+N低合金钢对接接头(去掉余高)进行疲劳、断口扫描电镜分析等试验,研究了热矫正温度对S355J2W+N低合金钢对接接头疲劳性能的影响。结果表明:热矫正温度对该接头的疲劳性能有一定影响,其中800℃矫正接头(去掉余高)的疲劳性能最好,700℃矫正接头(去掉余高)的疲劳性能最差,比不矫正时略低;建议将S355J2W+N低合金钢对接接头的热矫正温度控制在8001 000℃。

焊接热循环对P460NL1高强正火容器钢微观组织及低温冲击韧性的影响

采用焊接热模拟技术,结合OM、SEM、TEM及-40℃低温冲击韧性实验,研究了焊接热循环(不同峰值温度和t8/5参数)对P460NL1高强正火容器钢热影响区组织和低温韧性的影响,重点分析了不同焊接热循环中强化相V(C,N)粒子的演变。结果显示,当t8/5同为45 s时,P460NL1钢模拟热影响区的低温冲击韧性随峰值温度的升高大致呈降低趋势,且温度超过1200℃后冲击韧性急剧降低。峰值温度为1350、1200℃且t8/5在15~100 s范围时,模拟的是P460NL1钢焊接热影响区粗晶区,组织主要为铁素体和贝氏体混合组织,此条件下P460NL1钢的低温冲击韧性较低且基本不随t8/5的变化而变化;t8/5为45 s时,峰值温度1100、950℃对应的是焊接热影响区细晶区,此时组织为铁素体+贝氏体+珠光体混合组织,峰值温度870℃模拟的是两相区,主要为铁素体和珠光体组织。利用Thermal-Calc软件计算得到P460NL1钢中V(C,N)溶解温度为1160℃,故当峰值温度超过1200℃时,V(C,N)粒子完全溶解且未再析出,基体中存在的游离N会降低P460NL1钢的低温冲击韧性,且当峰值温度为1350℃时,随着t8/5增加,晶粒尺寸逐渐增大,但冲击韧性却没有因此而降低,表明游离氮是热影响区粗晶区冲击韧性的关键因素。

含Zr钢中夹杂物对低温韧性的影响

采用定量金相法研究了含 Zr钢中夹杂物的大小、分布及其对低温韧性的影响 ,用透射电子显微镜 (TEM)分析了夹杂物的类型 ,并用扫描电子显微镜分析了试验钢断口形貌。研究结果表明 ,N /Zr比值和 2 O/Zr比值及锆含量对夹杂物的组成具有重要影响 ;N /Zr>0 .15时 ,钢中夹杂物以 Zr N为主 ;N/Zr<0 .15时 ,钢中夹杂物以 Zr O2为主 ,同时还含有一些含有 Mn S、Al2 O3的复合夹杂物。随着单位面积夹杂物的颗粒数增加 ,断裂特征由韧性断裂和脆性断裂变为完全脆性断裂。

钢结构角焊缝低温抗剪疲劳性能的试验研究

国内外学者对钢结构的焊缝连接在常温下的疲劳性能进行了广泛的研究,但是所见文献中对构造细节在低温下的疲劳性能研究较少。为此,以 Q345B 钢材制作了原状处理的侧面和正面角焊缝连接的两组板材试样,采用高频疲劳试验机在 0 ℃、 20 ℃、 40 ℃下进行低温疲劳试验,并进行数据拟合。试验结果发现:对于侧面角焊缝试样而言,低温会提高构造细节的疲劳寿命,而低温对正面角焊缝试样的影响并不明显。低温下的正面角焊缝抗疲劳强度高于侧面角焊缝。正面角焊缝疲劳破坏形式为贯通焊缝裂纹,侧面角焊缝为焊趾向热影响区延伸裂纹。研究结果表明:低温对于不同的构造细节形式的节点疲劳寿命的影响没有统一的结论,有待更多试验进行研究并分析。

低温钢焊条W107DR的研制

通过优化焊条熔敷金属中的主要化学成分,提高了3.5%Ni低温钢配套焊条熔敷金属的低温冲击韧性;研制了W107DR低温钢焊条,其熔敷金属的冲击性能达到了进口焊条的实物水平。

低温对LZ50车轴钢短裂纹行为的影响

为了明确在低温环境下铁路车轴钢的疲劳短裂纹扩展行为,以LZ50钢为对象,依据冲击试验结果和材料S-N曲线,设计并完成不同低温环境下的疲劳短裂纹复型试验,采用包含多种微观结构障碍影响的短裂纹扩展率模型对试验结果进行拟合。研究结果表明:温度为-10,-30和-50℃的疲劳寿命分别为室温下的2.3,2.8和11.7倍,疲劳寿命随环境温度降低而大幅度提高;在微观短裂纹(MSC)阶段,裂纹扩展率受材料微观结构影响经历2次降速,在物理短裂纹(PSC)阶段,裂纹扩展率持续增加,且随温度降低而下降;LZ50车轴钢MSC和PSC阶段分界点对应的疲劳寿命分数为0.47左右,临界裂纹长度约为100μm,且材料韧脆转变对短裂纹行为影响不大;所采用的扩展率模型对不同温度下短裂纹试验结果均可得到较好的拟合效果。