HR500钢的焊接模拟研究

采用Gleeble3500热模拟机对HR500钢进行焊接模拟实验,设定了不同峰值温度及冷却速度,分析了焊接模拟不同工艺参数对HR500 HAZ区金相组织、显微硬度、冲击性能和冲击断口形貌的影响。结果表明,HR500钢焊接模拟样品的综合力学性能良好。虽然峰值温度增加、冷却速度增大对金相组织有一些影响,但常温冲击性能和低温冲击性能比较稳定,冲击断口基本均为韧性断口。试验结果可为HR500钢焊接工艺的合理制定提供依据。

镀锌钢/6016铝合金激光焊的BP神经网络工艺优化及组织和性能

为了抑制或减少镀锌钢/6016铝合金在激光焊过程中生成Fe/Al脆性金属间化合物,采用光纤激光器,不添加任何钎料,对汽车车身用镀锌钢与6016铝合金平板试件进行激光搭接焊试验。利用ANSYS有限元分析软件,建立钢/铝激光焊热源模型。基于模拟计算与温度同步测量,获取不同工艺条件下焊接熔深,将其作为训练样本,利用BP神经网络,建立激光焊条件下焊接功率、焊接速度、离焦量与焊接熔深之间的非线性映射关系,优化焊接工艺参数。采用卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制电子万能试验机等手段对优化工艺条件下焊接接头各区域的金相组织、断口形貌、界面元素分布、主要物相和接头力学性能进行研究。结果表明:模拟计算获得工件表面距焊缝中心不同位置温度与实验同步测量温度基本吻合,所建热源模型能反映激光焊实际过程特点;通过神经网络方法建立模型预测不同工艺参数下焊接熔池深度的相对误差控制在10%以内;优化工艺条件下,焊缝横截面铝熔化,钢少量熔化,液态铝在钢表面润湿铺展良好,钢/铝界面层形成厚度约为9μm、由FeAl和Fe3Al组成的金属间化合物层,焊接接头平均抗剪强度为27.70 MPa,断裂形貌表现为准解理和韧性的混合型断裂特征。

不同模拟焊后热处理制度对SA-516Gr.70钢组织及力学性能的影响

分析了不同模拟焊后热处理制度对SA-516Gr.70钢的显微组织和力学性能的影响。结果表明,保温时间相同,随着模拟焊后热处理温度提高,SA-516Gr.70钢强度降低30~40 MPa,-15℃下冲击吸收能量降低100 J以上,主要原因在于,随着模拟焊后热处理温度的升高,钢中晶粒尺寸长大、个别第二相粒子粗化。

04Cr13Ni5Mo超级马氏体不锈钢焊接性能研究

模拟了04Cr13Ni5Mo超级马氏体不锈钢不同焊接热循环条件下热影响区组织,进行了焊条电弧焊接及焊后热处理试验,分析了焊接热模拟试样及焊条电弧焊接头的微观组织、力学性能。焊接热模拟试验结果表明,模拟热影响区的组织主要为低碳板条马氏体,其硬度较母材有较大提高,冲击韧性有所下降;模拟单道焊或多道焊时,不同的冷却速度及层间热处理对模拟热影响区的硬度及冲击韧性影响不大,600℃焊后回火热处理可以明显软化模拟热影响区组织,并让其冲击韧性恢复到较高水平。焊条电弧焊接结果表明,采用04Cr13Ni5MoRe型焊条及配套的焊后热处理工艺,可以获得良好综合力学性能的焊接接头。

热处理工艺对XG630DR钢板组织与力学性能的影响

采取光学显微镜、扫描电镜研究了热处理工艺对XG630DR钢板组织与力学性能的影响。结果表明:热轧钢板经过正火处理后,带状组织由3.5级降到3.0级,晶粒度由10.35提高到11.79,抗拉强度降低120 MPa左右,伸长率提高,低温冲击韧性改善;正火钢板经过模拟焊后热处理,带状组织减轻,晶粒度达到12.52,珠光体、贝氏体部分分解,铁素体含量增加,屈服强度增加,抗拉强度降低40 MPa左右,冲击韧性进一步改善。钢板正火状态下,随着正火温度的提高,屈服强度增加,抗拉强度略有增加;随着正火时间的延长,强度先降低后增加,冲击韧性先增加后降低。钢板正火+模拟焊后热处理状态下,随着正火温度的提高,强度提高,冲击韧性先降低后增加;随着保温时间的延长,强度变化不大,冲击性能改善。试验钢经过870℃保温50 min正火处理后,模拟焊后热处理钢板具有良好强韧性;与P460NL2标准要求相比,力学性能更优。

大线能量焊接用EH420海工钢生产工艺及焊接性能

河钢集团有限公司开发了利用钢液中形成TiOx−MgO−CaO细小粒子改善焊接粗晶热影响区韧性的ITFFP技术(Improve the toughness of HAZ by forming TiOx−MgO−CaO fine particles in steel),成功试制生产出大线能量焊接用30 mm厚度规格(H30)和60 mm厚度规格(H60)EH420海洋工程用钢.母材力学性能试验结果表明,H30和H60试制钢屈服强度分别达到461 MPa和534 MPa,抗拉强度分别达到570 MPa和628 MPa,延伸率分别为26%和24.5%,满足EH420海洋工程用钢国家标准要求.采用Gleeble-3800型热模拟试验机对试制钢进行了200 kJ·cm−1条件下热模拟试验,并对焊接热影响区中的显微组织和−40℃冲击韧性进行了分析和测试.结果表明,试制钢中形成的CaO(−MgO)−Al2O3−TiOx−MnS夹杂物可以有效地诱导针状铁素体析出,显著提高钢材的冲击韧性.另外,利用气电立焊设备对H30和H60试制钢分别进行了焊接线能量为247 kJ·cm−1和224 kJ·cm−1的实焊试验,结果显示,H30试制钢焊接接头表面和根部焊缝处−40℃冲击吸收功值≥74 J,焊接热影响区≥115 J,H60试制钢焊接接头表面和根部焊缝处−40℃冲击吸收功值≥91 J,焊接热影响区≥75 J,焊接接头的冲击性能远高于国家标准值42 J.

模拟焊后热处理次数对Q345R钢板力学性能的影响

针对不同次数模拟焊后热处理对Q345R正火状态钢板力学性能的影响进行了研究。结果表明,随着模拟焊后次数增加,钢板厚度1/4处和1/2处的屈服强度和抗拉强度均出现下降趋势,钢板厚度1/4处和1/2处的-60℃~0℃系列横向冲击性能均有所降低。

SNT和SPWHT对SA516Gr70N组织及性能的影响研究

选用不同碳当量的345级试验钢,按照技术协议要求进行模拟成形+正火+焊后热处理(SNT)以及模拟焊后热处理(SPWHT),分析其组织及性能的变化情况。结果表明:不同热处理状态下的强度降幅随碳当量增加逐步减少;钢板后续只经过SPWHT工序时,预留的强度余量需≥35MPa;后续需要SNT处理时,预留的强度余量需≥40MPa;根据实验室结果,采用3#成分进行批量生产,强度余量为40-65MPa。

模拟焊后热处理工艺对压力容器用Q370R钢板组织与力学性能的影响

研究了模拟焊后热处理工艺参数对Q370R钢板组织和力学性能的影响。结果表明,试验参数下的正火态Q370R钢板和模拟焊后热处理后得到的Q370R钢板组织均为铁素体+珠光体组织。模拟焊后热处理580℃×16 h(单次)和580℃×8 h(两次)钢板较正火态钢板晶粒度分别降低了1级和1.5级,带状物评级均降低1级;随着焊后热处理次数的增加和温度的升高,析出物发生粗化长大的趋势。随着模拟焊后热处理次数增多、模拟焊后热处理时间的延长,钢板强度降低,冲击吸收能量降低。580℃×16 h(单次)模拟焊后热处理钢板较正火态钢板抗拉强度、屈服强度和冲击吸收能量降低分别约50 MPa、30 MPa和40 J。580℃×8 h(两次)模拟焊后热处理钢板较正火态钢板抗拉强度、屈服强度和冲击吸收能量降低分别约50 MPa、45 MPa和45 J。580℃×16 h(单次)模拟焊后热处理钢板和580℃×8 h(两次)模拟焊后热处理钢板冲击吸收能量有离散现象,分析原因是成分偏析所致。

焊前预热对X100管线钢近焊缝区组织性能的影响

采用焊接热模拟技术模拟了室温与200℃预热条件下,峰值温度为1350℃时对应近焊缝区的组织和性能,通过对比分析焊前预热与不预热条件下所得近焊缝区的组织和性能。结果表明:200℃预热对近焊缝区的强度和塑性略有损失,但韧性基本保持不变,并且所得近焊缝区的力学性能基本和X100管线钢母材的性能保持一致。

奥氏体不锈钢薄板Nd:YAG激光焊数值模拟分析及其试验研究

对奥氏体不锈钢薄板的激光焊接过程进行数值模拟分析,得到不同焊接工艺条件下的瞬态温度场分布和接头残余应力分布。结果表明,激光焊接温度场具有准稳态特征,等温线呈椭圆形,在移动热源的前方等温线密集,后方等温线稀疏。随着脉冲能量的增大,焊接热循环曲线的峰值温度升高。接头残余应力场模拟计算结果表明,沿垂直于焊缝方向的横向残余应力值大于纵向残余应力值。对焊接热循环曲线与接头微观组织之间的关系进行分析,结果显示,峰值温度的高低与冷却速率的大小对焊缝微观组织具有较大影响。接头区域的显微硬度测试表明,熔合线附近的硬度高于焊缝金属与母材本身的硬度。

TCS不锈钢焊接HAZ特征及其力学性能研究

TCS不锈钢是一种低铬的经济型铁素体不锈钢,因为热循环的影响焊接HAZ性能成为制约其广泛应用的关键。对其焊接HAZ的组织演化以及各区域热循环特征参数进行了详细研究,并根据测定的参数利用热模拟技术对焊接HAZ的力学性能进行了研究。结果表明:焊接HAZ的组织由单一铁素体基体变成铁素体加马氏体组织,其强度比母材有所提高,屈强比增大。与母材相比,细晶区韧性变化较小,可以保持在较高的水平;虽然混合晶区的韧性保持在较高水平,但不稳定;而粗晶区韧性却急剧下降。