980MPa级先进高强钢的发展

选用轻量化汽车材料时应综合考虑材料的性能、质量和成本。目前,先进高强钢被广泛用于汽车工业。先进高强钢有双相钢、相变诱导塑性钢、马氏体钢、复相钢、淬火-配分钢、DH钢等。综述了980 MPa及以上高强钢的分类和主要钢种,汽车用高强钢的化学成分、显微组织、力学性能和使用性能,并结合实际零件的制造过程对这些高强钢的焊接和成形性能作了较深入的探讨,简述了其发展现状和研究进展。

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.

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.

Cr含量对1000 MPa级高强钢熔敷金属组织演变的作用机制

设计开发了5种不同Cr含量的1000 MPa级高强钢埋弧焊材,采用丝极埋弧焊制备了Cr含量为0%~0.9%的熔敷金属,利用OM、SEM、TEM和CLSM等微观组织表征方法研究Cr含量对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,1000 MPa级高强钢熔敷金属随着Cr含量提高,铁素体转变起始温度由723.3℃提高到740.2℃,贝氏体转变起始温度由470.2℃降低到458.5℃,铁素体转变温度区间扩大,高Cr熔敷金属中贝氏体转变速率较快,熔敷金属中针状铁素体和贝氏体铁素体增加,M-A组元由弥散分布逐渐呈链条状偏聚,先共析铁素体与残余奥氏体减少.熔敷金属冲击断裂形式由低Cr的韧性断裂向高Cr的准解理断裂转变,熔敷金属拉伸强度不断提高,相比于无Cr的熔敷金属,0.9%Cr的熔敷金属抗拉强度和屈服强度分别提高12.4%和17.0%,熔敷金属冲击吸收能量先提高后降低,在−40℃条件下,0.6%Cr的熔敷金属的低温韧性最高为84 J,熔敷金属Cr含量为0.6%时强韧性匹配效果最佳.

一种抗拉强度1000 MPa级高强钢焊丝制备工艺

【目的】为解决目前国内抗拉强度1000 MPa级别焊丝在制备过程中盘条退火不均匀、拉拔过程中焊丝易脆断、生产成本较高等问题。【方法】提出了使用辊模拉拔+模具拉拔的混合拉拔工艺制备抗拉强度1000 MPa级高强钢焊丝。将混合拉拔工艺制备焊丝与传统模具拉拔制备焊丝进行对比试验,研究焊丝拉拔工艺对盘条抗拉强度、屈服强度的影响;分析退火工艺对盘条O,N含量、盘条组织的影响;通过对比焊丝电解前后焊丝表面质量,研究退火工艺、超声波电解清洗对焊丝表面质量的影响;通过对比焊接飞溅率、熔深、熔宽等参数,研究焊丝镀铜前后焊接工艺性。【结果】试验结果表明,通过合理控制道次减面率和拉拔前进速度,更易实现在较大减面率下的焊丝稳定制备过程,盘条经过1050℃连续退火可以有效消除盘条残余应力,极大地降低了拉拔断丝概率。盘条微观组织以马氏体为主并带有少量贝氏体、渗碳体,组织结构均匀的盘条更易制备性能稳定的焊丝。焊丝经超声波电解清洗、吹干涂油最终获得混合拉拔+无镀铜涂油的制备工艺。【结论】通过辊模拉拔+模具拉拔的混合拉拔工艺制备了抗拉强度1000 MPa级高强钢焊丝,且O,N含量≤0.005%,组织均匀稳定,有效保证盘条抗拉强度、屈服强度、表面质量均匀稳定,焊接工艺性优良。

热输入对800 MPa级水电高强钢埋弧焊力学性能及微观组织的影响

采用3种热输入对80 mm厚、800 MPa级水电高强钢进行埋弧焊,研究不同热输入对焊缝微观组织、抗拉强度、冲击韧性的影响。结果表明:3种热输入梯度下,均获得了良好力学性能的焊接接头。当热输入为25 kJ/cm,30 kJ/cm时,焊缝区微观组织存在针状体素体组织;随着热输入增加,焊缝区针状铁素体组织含量减少,贝氏体含量增多。随着热输入的增大,焊接接头的抗拉强度呈先增加后略微下降趋势,低温冲击韧性的变化趋势与抗拉强度的相同。

国产1000MPa级高强钢焊接接头的研究与应用

介绍了国产1000MPa级高强钢焊接接头的研究现状、工艺、性能特点及应用前景。首先,对1000MPa级高强钢的材料特性和焊接难点进行了概述;其次,详细阐述了高强钢的焊接工艺,包括焊前准备、焊接参数选择、后处理等方面;接着,对焊接接头的力学性能、金相组织和断裂行为进行了分析;最后,探讨了该焊接接头的应用前景。

1700 MPa级超高强钢和Q550D高强钢异种接头组织性能研究

通过采用MAG熔焊方法并选择合适的高强钢焊丝,进行1700 MPa级超高强钢和Q550D高强钢板的异种焊接,得出了最佳焊接工艺参数,并对焊接机头进行了组织及力学性能试验。结果表明,异种焊缝组织主要由羽毛状的下贝氏体组成,在焊态焊缝组织中没有发现马氏体组织;而在1700 MPa级超高强钢的熔合线附近一侧,发现大量沿熔合线垂直生长的板条马氏体组织;力学性能测试表明,焊接接头性能满足生产使用要求,为超高强钢的应用提供了试验依据。

960MPa级Nb-Ti微合金化高强钢中第二相粒子回溶行为研究

研究了960MPa级Nb—Ti微合金化高强钢中第二相粒子在不同温度和保温时间下的回溶行为。研究结果表明，原始样品中存在尺寸与形状明显不同的3种类型的第二相粒子：尺寸大于1μm的方形TiN粒子；尺寸为0．2～1．0μm的方形和椭球形TiS或Ti（C，S）粒子；尺寸在0．5μm以下的球形、方形和椭球形Nb—Ti复合析出物。随着加热温度的降低，小尺寸析出相数量不断增加。当加热温度为1150℃时，随着保温时间的延长，小尺寸球形和椭球形的析出相逐渐溶解，大尺寸方形析出相数量逐渐增加，且棱角变得模糊。综合考虑Nb—Ti微合金化高强钢中第二相粒子能够充分溶解及原始奥氏体晶粒尺寸，960MPa级Nb—Ti微合金化高强钢的加热温度选择1250℃、保温时间选择80min较合适。

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。

960MPa级铌钛微合金化超高强钢第二相粒子的溶解行为

采用透射电镜与能谱仪研究了960 MPa级铌钛微合金化超高强钢在不同加热温度及保温时间下第二相粒子的溶解行为。结果表明:试验钢中含有凝固过程中析出的尺寸大于1μm的方形TiN粒子,在锻造过程中应变诱导析出的尺寸为200nm^1μm的方形、椭球形TiS或Ti(C,S)粒子及尺寸小于500nm的方形、球形、椭球形(Nb,Ti)(C,N)析出相;随着加热温度的升高,第二相粒子的数量减少,尺寸增大,随着保温时间的延长,小尺寸第二相粒子的数量减少,大尺寸第二相粒子的数量增加且其棱角变得模糊,这些粒子均为铌与钛的复合析出物;为保证铌、钛的碳氮化物能够充分溶解于奥氏体中并具有合适的奥氏体晶粒尺寸,960 MPa级铌钛微合金化超高强钢合适的加热温度为1 250℃,保温时间为80min。

980MPa级高强钢焊接接头HAZ的组织和性能

采用焊接热模拟的方法,研究一种980MPa级低碳贝氏体高强钢焊接接头HAZ不同区域,通过对各个区域的组织及相的分析,以及相应的拉伸及冲击试验研究了此类高强钢的组织和性能.结果表明,粗晶区的冲击性能最好,细晶区的冲击性能最低,为热影响区的薄弱环节.粗晶区组织为均匀粗细相间的板条贝氏体组织;在板条贝氏体上弥散析出碳化物;板条贝氏体界面上的奥氏体薄膜的存在是粗晶区韧性提高的原因.细晶区为孪晶马氏体+少量的板条马氏体,孪晶马氏体是导致细晶区性能下降的主要原因.

980MPa级高强钢焊接接头HAZ冲击性能的分析

采用焊接热模拟方法,对NiCrMoV系980MPa级低碳贝氏体高强钢焊接接头HAZ单次及多次热循环进行了热模拟试验.在室温和-50℃下研究了该钢焊接接头HAZ不同区域的冲击性能.结果表明,在室温和-50℃粗晶区的冲击性能最好,细晶区的冲击性能最差,为焊接接头的薄弱环节;二次粗晶区循环改善其性能,二次细晶区循环降低其性能;粗晶区晶粒比较粗大主要为低碳板条贝氏体组织;断口上表现为大而深的韧窝的融合,且韧窝之间融合较紧密;细晶区晶粒细小主要为孪晶马氏体,断口上表现为小而浅韧窝之间的连接,存在少数较大的韧窝.

800 MPa级高强钢埋弧焊用烧结焊剂的研制及性能

研制了一种800 MPa级高强钢埋弧焊用烧结焊剂,使用该焊剂配合焊丝对Q690E高强钢板进行埋弧焊,研究了该焊剂的焊接性能以及接头的显微组织和力学性能。结果表明:该焊剂配合专用焊丝施焊后,焊缝脱渣性良好,无黏渣和压坑,且与母材过渡平滑,焊缝显微组织为粒状贝氏体,其有害元素和H_2O含量均满足标准要求;接头力学性能优异,抗拉强度为760~900 MPa,屈服强度不小于690 MPa,伸长率不小于15%,-40℃冲击功不小于47 J,熔敷金属扩散氢含量实测值均小于4.0 mL/100 g,均满足标准要求。

700MPa级高强钢氧化铁皮高温热变形行为

在实验室条件下研究不同轧制温度、变形量对700MPa级高强钢表面氧化铁皮高温变形行为的影响规律,利用扫描电子显微镜(SEM)、场发射电子探针(EPMA)和电子背散射衍射仪(EBSD)观察不同变形条件下变形前后氧化铁皮的形貌、厚度和微观结构的变化规律。研究结果表明:高温条件下氧化铁皮具有一定的热塑性,在不同变形温度和变形量条件下,氧化铁皮呈现出不同的变形特性。氧化铁皮塑性变形主要集中于FeO层,由于FeO晶体具有大量金属阳离子空位和电子空穴,可以存储和释放更多的塑性变形能,从而有利于氧化铁皮与基体一起进行塑性变形。此外,在一定加热温度条件下,沿着氧化铁皮厚度方向温度逐渐下降,热轧时氧化铁皮内外层变形特征不同。

国产800 MPa级高强钢压力钢管焊接工艺研究

洪屏抽水蓄能电站压力钢管采用国内钢厂生产的WSD690E高强钢板,这种钢材的合金化体系比较复杂,且本工程压力钢管壁厚较大,有许多焊接方面的技术问题亟待解决。编制了详细的焊接工艺,并通过试验验证了焊接工艺的适宜性。介绍了800 MPa级高强钢压力钢管焊接工艺控制,分析了焊接横向裂纹的产生机理,并提出了解决方案和处理措施。

980MPa级高强钢焊接性的研究现状

近年来工程结构轻量化战略的实施,使人们对980MPa级高强钢的焊接更为关注,980MPa级高强钢焊接性问题是当前研究的热点之一。文中从焊缝强韧性匹配、裂纹敏感性和热影响区组织性能三个方面,概述了近年来国内外980MPa级高强钢焊接性的研究现状,对于推动980MPa级高强钢的焊接及应用具有重要意义。

800 MPa级高强钢焊接接头组织及力学性能

采用焊条电弧焊和气体保护焊两种方法,分别对具有良好抗焊接裂纹敏感性的800 MPa级船体用钢对接接头进行两种工艺的焊接,并对其焊接接头进行显微组织分析和力学性能试验.结果表明,两种焊接方法焊缝组织主要为交织分布的板条马氏体、贝氏体,以及一定量的针状铁素体,板条间有残余奥氏体,SMAW(焊条电弧焊)焊缝宏观金相可见明显氧化夹杂;两种焊接方法所得焊接接头具有相似的硬度分布,抗拉强度相当,且均断在母材,但SMAW侧弯试验件出现0.5 mm裂纹;-50℃下SMAW接头冲击韧性低于GMAW(气体保护焊)接头,SMAW断口由河流花样的准解离小刻面和少量的韧窝组成的撕裂棱构成,属于韧-脆混合断裂,GMAW断口由小且深的韧窝构成,属于典型的韧性断裂.

铈对工程机械用700MPa级高强钢焊接性能的影响

针对工业生产700 MPa级高强度调质态钢板,通过Gleeble3500热模拟机进行模拟焊接试验,利用光学显微镜、硬度仪、场发射扫描电镜等设备对比研究了稀土Ce对高强钢焊接热影响区(HAZ)显微组织、晶粒度和力学性能的影响.研究结果表明,焊接热输入为25 kJ·cm-1和50 kJ·cm-1时,无稀土钢焊接热影响区冲击功分别为84.8 J和24.5 J,Ce质量分数为0.0018%的钢焊接热影响区冲击功分别为110.0 J和112.0 J,因此钢中加入适量Ce能够有效改善钢板焊接韧性.对比分析两种实验钢焊接热影响区晶粒尺寸和显微组织可以看出,随着焊接热输入值增大,高强钢焊接热影响区显微组织均逐渐从马氏体、下贝氏体转变为上贝氏体和粒状贝氏体组织,且奥氏体晶粒尺寸明显增大.但相同焊接热输入下,含Ce钢焊接热影响区晶粒尺寸显著减小,组织更加细小,且脆性的上贝氏体组织减少,从而显著提高了700 MPa级高强钢的焊接性能.

两种不同牌号800MPa级高强钢焊接性试验比较

高强钢已广泛应用于水电站引水压力钢管,且使用的钢材级别也越来越高。通过对日产和国产两个不同牌号800 MPa级高强钢的冷裂纹敏感倾向分析、斜Y焊接性试验以及焊接工程的施工实践,对两种材料进行比较,认为日产钢板的焊接性略优于国产钢板,但价格昂贵。国产WSD690E高强钢虽对某些焊接条件要求更加严格一些,但焊接性仍较好,接头满足各项技术指标要求,材料的性价比高。