基于网格不敏感结构应力的Q450NQR1焊接接头疲劳性能分析与表征

为了相对准确地表征Q450NQR1材料焊接接头疲劳性能,支持焊接构件疲劳寿命设计与分析,文中基于网格不敏感结构应力法对Q450NQR1材料的7大类、22种不同焊缝细节焊接接头试样的疲劳性能进行了分析。在建立试件有限元网格模型基础上,运用ABAQUS和FE-safe计算焊趾处结构应力,并分别对各类接头建立了特定S-N曲线模型,以相对准确地表征不同焊接接头的疲劳性能,然后参照主S-N曲线方法,以Q450NQR1的193组接头试样的试验寿命为基础,拟合出1条表征Q450NQR1焊接疲劳性能的特定主S-N曲线,并与ASME主S-N曲线预测寿命进行了对比,结果表明:所拟合的特定S-N曲线可以相对准确地预测焊接接头疲劳寿命,降低采用主S-N曲线进行疲劳评估时所产生的设计寿命浪费,为Q450NQR1高强度耐候钢在工程应用中的抗疲劳设计和疲劳寿命预测提供支撑。

B级钢/Q450NQR1钢搭接接头疲劳性能研究

针对以Q450NQR1钢(中梁)为基板、B级钢(上心盘)为腹板模拟实际工装位置,疲劳断裂与货车运营实际工况不符的问题,提出以B级钢为基板、Q450NQR1钢为腹板进行三点弯曲疲劳试验,诱使疲劳裂纹向B级钢侧扩展,研究了MAG气体保护焊B级钢/Q450NQR1钢搭接接头的疲劳性能。结果表明:B级钢/Q450NQR1钢搭接接头的疲劳裂纹多出现在B级钢侧,与货车运营的实际工况相符。在循环次数2×106、存活率95%、置信水平90%时,搭接接头焊态、打磨态、喷丸态的疲劳强度分别为201.89、225.36、232.69MPa;表面机械打磨、喷丸工艺能够较好改善B级钢/Q450NQR1钢搭接接头的疲劳性能。

TCS不锈钢与Q450NQR1高强耐候钢焊接接头性能比较

通过对TCS不锈钢与Q450NQR1高强耐候钢的焊接接头性能进行对比分析,得出TCS不锈钢的焊接性能要差于Q450NQR1高强耐候钢。TCS不锈钢的焊接生产工艺要求要更严格,以保证焊接质量。

B级铸钢与Q450NQR1钢焊接接头的组织与性能

用光学显微镜、显微硬度计、扫描电镜及三点弯曲疲劳试验机等研究了B级铸钢与Q450NQR1钢焊接接头的组织与性能。结果表明:其焊缝组织为细小树枝状铁素体+珠光体,B级铸钢侧热影响区近焊缝区有马氏体组织;焊缝硬度达240～295HV,高于两侧母材的;B级铸钢侧热影响区硬度波动最大,硬度也最高,达370HV;与焊态相比,焊趾处打磨可使接头疲劳强度提高12%,整体喷丸可提高15%;在循环载荷作用下,焊接接头多在焊根处起裂。

Q450NQR1高强耐候钢的焊接

分析了Q450NQR1高强耐候钢的焊接性,并介绍了其不同焊接方法的焊接材料和焊接工艺参数,以及其不同焊接过程中的技术要求。

热回复过程高强耐候钢Q450NQR1的高温力学性能

在热回复条件下,采用Gleeble-1500D热/力模拟实验机,研究测试了高强耐候钢Q450NQR1(/%:0.05～0.10C、0.30～0.50Si、0.80～1.00Mn、≤0.020P、≤0.008S、0.20～0.40Cu、0.15～0.35Ni、0.40～0.60Cr)200mm×1 350 mm铸坯试样在700～1 000℃,热拉伸应变率5×10^(-3) s^(-1)时的强度、塑性模量和断面收缩率。结果表明,随温度下降铸坯塑性模量(硬化系数)和强度增加,800℃时铸坯的强度随温度的变化速率出现明显转变;925～700℃时铸坯断面收缩率≤60%;为保证铸坯质量,在矫直过程铸坯表面温度应≥950℃。

实芯焊丝焊接Q450NQR1耐候钢焊接接头力学性能的研究

通过室温拉伸和硬度及分析等方式,对Q450NQR1耐候钢混合气体保护焊焊接接头的力学性能进行了研究,试验结果表明:CHW-55CNH实芯焊丝焊接时,可以获得拉伸性能均良好的焊接接头,焊缝区硬度较均匀,焊缝的硬度在170～220 HV之间。

铁路货车用钢Q450NQR1研究与试制

采用合理的合金化设计,利用Nb、Ti、Cu、Cr、Ni等元素来获得良好的力学性能以及耐腐蚀性能,通过微合金化+控轧控冷工艺,包钢试制的铁路货车用钢Q450NQR1力学性能、耐腐蚀性能满足标准要求,满足了本地市场需求。

Q450NQR1强度偏低原因分析

通过显微组织分析、扫描电镜、能谱分析、硬度分析、化学成分分析等手段,分析了造成Q450NQR1强度偏低的主要原因是钢板中心出现负偏析所致。通过分析,电磁搅拌推力过大,导致了铸坯负偏析严重。通过优化电磁搅拌参数、投入轻压下予以改善。

铁路货车用高强度耐候钢Q450NQR1焊接工艺

通过选择焊接材料及焊接工艺参数,对新型耐候钢Q450NQR1进行了焊接工艺、焊接接头的显微组织和力学性能等研究.试验结果表明:用的S-8018焊条及BH550-NQ-A焊丝焊接Q450NQR1耐候钢时接头各项力学性能满足规定的技术要求,焊缝金属的显微组织基本相同,均以针状铁素体为主+少量的先共析铁素体,过热区组织均为粒状贝氏体,焊接热影响区正火及不完全正火区的组织均为铁素体+珠光体;焊接线能量变化对焊接接头焊缝及热影响区显微组织有一定的影响,但影响不大.

Q450NQR1高强度耐候钢连铸板坯的高温性能

采用DIL402C热膨胀仪和Gleeble-1500D热模拟试验机,测试了Q450NQR1钢(%:0.05～0.10C、0.30～0.50Si、0.80～1.00Mn、0.20～0.30Cu、0.15～0.35Ni、0.40～0.60Cr)200 mm×1 350 mm铸坯的热膨胀性能和高温力学性能。结果表明,升-降温速率由5℃/min提高至10℃/min时,升温相变温度区间上移,降温相变区间下移;Q450NQR1钢连铸坯二次脆性区为750～1 050℃,铸坯的矫直温度应≥1 050℃。

不同热输入Q450NQR1钢焊接过热区组织、硬度和冲击韧性的研究

通过焊接热模拟技术对Q450NQR1高强度耐候钢在不同的焊接热输入下过热区的组织、硬度和冲击性能进行了工艺研究。结果表明:随着焊接热输入的增加,显微组织先共析铁素体由针状向块状转变,粒状贝氏体含量逐渐增多,硬度整体逐渐降低,低温冲击功整体差别不大,冲击断口均为解理断裂,边缘为大小不一的韧窝形态。

Q450NQR1高强度耐候钢的焊接工艺研究

通过选择合理的坡口和焊接工艺参数,并在公司产品试制中采用E5518W焊条和TH550-NQ-Ⅱ焊丝对Q450NQR1高强度耐候钢进行焊接,结果表明,焊接设备和参数能很好地满足Q450NQR1高强度耐候钢要求,具有一定的推广价值。

六西格玛设计在新产品Q450NQR1开发试制中的应用

阐述了梅钢将六西格玛设计方法引入产品研发的基本想法，描述了六西格玛设计的定义及其作用，在研究了六西格玛设计模型的基础上，结合梅钢材料设计及生产的特点，提出了梅钢DCOV的独特设计模型，并以Q450NQR1新产品开发试制为例，详细介绍了梅钢采用该模型在新品开发中应用的全过程，并验证了有效性。

Q450NQR1耐候钢焊接工艺研究

选用海工项目中特殊材料Q450NQR1耐候钢进行试验,分别通过药芯焊丝和实芯焊丝不同工艺参数下焊接接头常规力学性能和疲劳性能进行比较,确定焊接高强耐候钢的焊接工艺.试验结果表明：GFR-81W2药芯焊丝焊接接头的抗拉强度略低于CHW-55CNH实芯焊丝;采用药芯焊丝对接接头的疲劳极限稍高于实芯焊丝接头,并且外观看出焊缝成形美观、焊趾处较为圆滑.无论采用GFR-81 W2药芯焊丝或者CHW-55CNH实芯焊丝,均可获得性能优良的焊接接头,试验条件下的工艺参数是可行的.

铁路货车用Q450NQR1钢的研制开发

采用合理的成分设计,通过钢质纯净化、铌钛微合金化和控轧控冷工艺,济钢开发生产了铁路货车用Q450NQR1钢。实物质量检验表明,钢带组织均匀、晶粒细小,力学性能、耐大气腐蚀性能、焊接性能均达到标准要求,现已成功供货铁路货车制造厂家。

铁道车辆用耐大气腐蚀钢Q450NQR1耐腐蚀性能研究

文章介绍了铁道车辆用耐大气腐蚀钢Q450NQR1耐大气腐蚀性能的影响因素,采用扫描电子显微镜对Q450NQR1的显微组织及夹杂物进行分析,探讨显微组织类型及组织均匀性、晶粒尺寸、钢中非金属夹杂物等因素对耐大气腐蚀钢耐腐蚀性能的影响,研究表明耐候钢晶粒尺寸从11.2μm减小到7.5μm,腐蚀速率呈减小趋势,耐大气环境下的腐蚀性提高31%。

不同变截面比例过渡焊缝焊接接头组织与力学性能研究

对Q450NQR1高强度耐候钢MAG焊1∶3,1∶4,1∶5变截面比例过渡焊缝焊接接头进行拉伸、弯曲、室温与低温-40℃冲击、硬度试验,扫描拉伸、冲击试件断口并对金相组织进行分析。结果表明:3种变截面焊接接头的拉伸性能良好,且1∶5变截面接头拉伸性能最佳;1∶3,1∶4,1∶5变截面过渡焊缝焊接接头弯曲性能良好;各变截面接头室温冲击性能良好,低温冲击性能显著下降,其中各变截面焊接接头焊缝、热影响区吸收能量几乎一致。观察断口可知:不同温度试件均为韧性断裂;3种不同变截面焊接接头硬度分布大致相同,1∶5变截面焊接接头熔合线附近硬度值高于其他两种变截面焊缝焊接接头的,且硬度值均符合标准;1∶5变截面焊接接头由于焊缝较厚,散热较慢,接头焊缝中先共析铁素体数量比其他2种变截面多。

角焊缝不同焊接形式对焊接接头疲劳性能的影响

角接接头是铁路货车常用的一种接头形式。文中对4种焊接形式的角接接头进行脉动拉伸疲劳试验,并对其断口进行微观形貌分析。采用升降法并绘制S-N曲线对4种焊接形式的角接接头疲劳强度进行计算比较,表明正常焊与包角焊2种焊接形式的角接接头疲劳性能较好;4种焊接形式的角接接头都是由焊缝端部启裂,并且疲劳试件断口无明显焊接缺陷,符合试验标准。

不同坡口角度HV形对接接头的组织及力学性能

对Q450NQR1高强度耐候钢MAG焊45°,50°,60°HV形坡口对接接头进行拉伸、弯曲、室温与低温-40℃冲击试验及硬度测试,并扫描拉伸、冲击试件断口,进行金相组织分析。结果表明:3种不同坡口角度接头的拉伸性能良好,且45°坡口接头拉伸性能最佳;45°,50°,60°HV形坡口接头弯曲性能良好;各坡口角度接头的室温冲击性能良好,低温冲击性能显著下降,50°坡口接头的室温与低温冲击性能高于其余2种坡口接头的。观察断口可知:不同温度试件均为韧性断裂;3种不同坡口角度接头硬度分布大致相同,60°坡口角度接头熔合线附近硬度值高于其余2种口接头的,且硬度值均符合标准要求;60°坡口由于其坡口角度大、散热慢,接头焊缝中先共析铁素体数量比其余2种坡口接头的多。