无镀铜焊丝焊接S355J2W+N耐候钢的焊接接头性能与组织

采用无镀铜焊丝对12 mm厚S355J2W+N耐候钢进行MAG焊接试验,通过拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、硬度试验、金相组织和断口组织分析的方法,进行S355J2W+N无镀铜焊丝接头性能的研究。结果表明,无镀铜焊丝焊接的S355J2W+N耐候钢焊接接头具有良好的拉伸和弯曲性能,抗拉强度和屈服强度均高于母材标准值,断口呈韧性断裂特征。焊缝冲击韧性低于焊接热影响区,且随温度的降低而下降,但均满足母材冲击功不低于27 J(-20℃)的标准要求。焊接接头各区域的硬度符合ISO15614-1标准,均小于HV380,母材区域硬度最低,过热区硬度最高,焊接热影响区的硬度波动最大。金相组织分析表明,焊接接头由焊缝区、过热区、相变重结晶区和不完全相变重结晶区组成,相变重结晶区组织细小均匀,性能最佳。无镀铜焊丝焊接的S355J2W+N耐候钢焊接接头的性能满足生产标准要求。

S355J2W耐候钢高频脉冲MAG焊对接接头的组织和性能

文中选用φ(Ar)80%+φ(CO_(2))20%(M21型)的保护气体,对板厚为12 mm的地铁转向架构架用S355J2W耐候钢进行了3 mm间隙的高频脉冲MAG焊(冷焊打底)与常规脉冲MAG焊2种工况的对接焊工艺试验,研究了接头的组织和性能。研究结果表明:2种工况的对接焊接头,焊缝均成形良好,接头无裂纹、气孔等缺陷,且焊缝金属与母材金属熔合良好;接头的显微组织特征类似,为先共析铁素体(GBF)、针状铁素体(AF)和少量珠光体(P)以及少量粒状贝氏体(BG)组织。与常规脉冲MAG焊相比,采用高频脉冲MAG焊(冷焊打底)可获得较为理想的接头组织和性能。

耐候钢S355J2W的研发和工艺实践

研发的耐候钢S355J2W(/%:0.06~0.10C,0.20~0.40Si,1.00~1.30Mn,≤0.008S,≤0.020P,0.25~0.40Cu,0.30~0.55Cr,0.10~0.30Ni,0.020~0.040Nb,0.020~0.050Alt)的试生产流程为铁水-120 t顶底复吹转炉-LF-250 mm×2 000 mm板坯连铸-轧制≤16 mm板。通过采取控制转炉终点[C]≤0.05%,[P]≤0.015%,精炼时(FeO)+(MnO)≤1.5%,(SiO_2)≤15%,精炼渣碱度≥3.0,[Al]s≥0.025%,按Ca/Al=0.06~0.12,喂入钙线,连铸时采用耐候钢专用保护渣[主要成分/%:34.0CaO,28.0SiO_2,4.6Al_2O_3,≤6(Li_2O+B_2O_3)],控制开坯温度1 010~1 060℃等工艺措施,≤16 mm耐候钢S355J2W成品板铝含量为0.025%~0.035%,钢中平均氧含量为21×10^(-6),平均氮含量为31×10^(-6),钢中非金属夹杂物的尺寸基本≤14μm,各项冶金质量指标合乎要求。

S355J2W耐候钢的耐腐蚀性能

通过周期浸润腐蚀试验,对比研究了S355J2W耐候钢和Q345R低合金钢在NaHSO_3溶液中的耐腐蚀性能,并用扫描电镜对腐蚀产物进行了观察和分析。结果表明:在相同试验条件下,S355J2W耐候钢的腐蚀速率低于Q345R钢的;S355J2W耐候钢会在表面形成黑褐色锈层,而Q345R钢表面形成橘红色易剥落的疏松锈层;S355J2W耐候钢腐蚀产物微观形貌为沿放射性方向生长的针状晶体,Q345R钢为颗粒状聚合物堆积而成,形状无规则,颗粒之间有较大的空隙。

S355J2W耐候钢火焰矫正区组织与性能

采用热模拟试验探讨耐候钢S355J2W对火焰矫正工艺参数的敏感性,对比分析显微硬度、力学性能及微观组织结构。结果表明,此类钢材对火焰矫正温度十分敏感,但当最高加热温度控制在750℃时,热模拟试件有最优的力学性能,硬度下降幅度最小,屈服强度与原始母材一致,弯曲性能完全满足要求,低温冲击功远高于合格母材最低冲击值。模拟试件的微观组织与原始母材接近,并且有弥散质点分布在铁素体晶界上。

S355J2W钢高频脉冲MAG焊T-HV焊缝的组织和性能

文中选用直径分别为1.2 mm和1.6 mm的焊丝,对S355J2W耐候钢进行高频脉冲MAG焊工艺试验,接头为T形接头,通过对焊接接头宏观形貌观察和微观组织分析,2种工况焊缝成形均良好,实现了单面焊双面成形,且在较小热输入的条件下采用直径1.6 mm焊丝打底也可防止产生根部未熔合、未焊透缺陷,避免了气孔、夹杂及裂纹的产生。接头显微组织特征类似,焊缝为较多的先共析铁素体(GBF)、针状铁素体(AF)和少量珠光体(P)及粒状贝氏体(BG)组织,未见向晶界内生长的塑性较差的侧板条铁素体(FSP);熔合区主要为一定量的先共析铁素体(GBF)、针状铁素体(AF)组织,少量的珠光体(P)、粒状贝氏体(BG)组织,靠近焊缝侧晶粒较细小,靠近过热区侧晶粒较粗大;过热区主要是较多的细条状铁素体(IGF)、粒状贝氏体(BG)和少量珠光体(P)组织,晶粒大小比较均匀。采用Image-Pro Plus软件测量和计算了焊缝中针状铁素体占比,与直径1.2 mm焊丝相比,采用直径1.6 mm焊丝的焊缝中针状铁素体增加了10%。硬度测试结果表明:2种工况焊接接头的硬度值均在母材处出现最小值,在过热区出现最大值,且硬度值均小于标准规定的HV10380。

S355J2W+N耐候钢焊接接头的组织和力学性能

S355J2W+N耐候钢是制造高速列车转向架构架的主要钢种,本文通过拉伸、冲击、弯曲、硬度和金相等试验方法对其MAG焊焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用G424G3Si1焊丝对S355J2W+N耐候钢进行焊接时,接头具有良好的抗拉强度、弯曲性能和低温冲击韧性;焊缝组织主要为先共析铁素体,晶内为针状铁素体和珠光体,局部有一定量的粒状贝氏体;热影响区组织主要为先共析铁素体和针状铁素体,同时存在少量的珠光体和贝氏体;母材为铁素体和珠光体。

S355J2W+N钢不同直径焊丝的高频脉冲MAG对接焊工艺

文中采用φ1.2 mm和φ1.6 mm焊丝对S355J2W+N耐候钢进行高频脉冲MAG对接焊工艺试验,坡口角度为40°,使用直径1.2 mm焊丝的焊接参数为:打底焊接电流236 A,电弧电压29 V;盖面焊接电流242 A,电弧电压30.1 V,摆动角度3°,摆动速度8周/min,摆动的左右停留时间为0.3 s;使用直径1.6 mm焊丝的焊接参数为:打底焊接电流210 A,电弧电压26.5 V;盖面焊接电流249 A,电弧电压27.5 V。对焊接接头进行宏观形貌观察和分析,结果显示:焊缝成形均良好,实现了单面焊双面成形,无气孔、夹渣、裂纹等焊接缺陷,外观符合EN ISO17637∶2016/EN ISO 5817∶2014 B级质量要求。但G40X焊缝呈蘑菇状,G40Y焊缝近似三角形状,且G40Y焊缝成形系数、余高系数及焊趾角度均大于G40X的,与φ1.2 mm焊丝相比,使用φ1.6 mm焊丝可使根部熔深提高50%。

带状组织对S355J2W(H)耐候钢板冲击性能的影响

通过金相显微镜和扫描电镜对具有不同带状组织等级的S355J2W(H)耐候钢板的显微组织进行观察;测试了不同温度下该钢的冲击性能和拉伸性能。结果表明:带状组织对S355J2W(H)耐候钢板拉的冲击性能影响较大。带状组织严重的板材横向冲击性能比板材的纵向冲击功降低150 J左右,尤其是低温冲击韧性明显降低。其主要原因在于带状组织内珠光体局部应力集中而萌生裂纹,在受力情况下裂纹沿珠光体和铁素体界面扩展并开裂。

S355J2W+N耐候钢板根部大熔深MAG对接焊工艺及接头的组织和性能

采用高频脉冲焊和常规脉冲MAG焊对S355J2W+N耐候钢12 mm厚板进行了对接焊工艺试验,研究了对接打底焊的大熔深工艺及接头的显微组织和力学性能。结果表明:与常规脉冲MAG焊相比,焊接间隙为“0”时,高频脉冲MAG焊具有较强的根部熔深能力,较小的焊接热输入(6.06 kJ/cm),使其可打底焊缝宽度由2.7 mm增加到3.2 mm,增加约18.5%;高频脉冲MAG焊接头呈较为理想的组织特征,焊缝中针状铁素体组织含量较多,焊缝、熔合区不含侧板条铁素体组织,过热区的晶粒粗化程度较小;接头抗拉强度均大于母材强度下限值,断裂位置均位于母材;接头弯曲试验中弯曲角度为180°时,受拉面无裂纹,接头塑性良好;相比常规脉冲MAG焊,高频脉冲MAG焊接头的低温(-40℃)冲击韧性较好,焊缝区冲击功高出约9.6%,热影响区冲击功高出约12.3%。

去应力退火对S355J2W耐候钢焊接接头组织及性能的影响

文章通过金相分析、拉伸试验、弯曲试验、硬度试验和冲击试验,研究了去应力退火对S355J2W耐候钢焊接接头显微组织和力学性能的影响,得出结论:S355J2W耐候钢焊接接头具有良好的力学性能,接头的强度高于母材;经退火处理后,接头各微区组织趋于均匀化,珠光体数量增多,母材条带状组织得到显著改善;接头的强度降低了2.04%,断后伸长率提高了11.71%,焊缝、热影响区和母材的冲击韧性分别提高18.2%、15.5%、5.2%;接头的硬度分布沿着焊缝中心两侧呈现双峰状,退火处理未能完全改变硬度分布不均匀的状况,但各微区硬度值都有所下降,焊缝区域硬度平均下降了5.95%,峰值下降了10.1%,母材平均下降了2.98%。

S355J2W耐候钢模拟火焰矫正区力学性能研究

本文是以高速动车转向架构架用耐候钢S355J2W为研究对象,对该耐候钢进行四种不同温度下的模拟火焰矫正实验,在符合材料冷却条件后进行拉伸、弯曲、冲击等力学性能实验,实验结果分析表明,热模拟温度控制在700℃时,材料表现出最佳的综合力学性能。本实验结果对S355J2W耐候钢进行火焰矫正有实际的指导意义。

S355J2W+N耐候钢T型接头全熔透焊接组织及性能的研究

采用高频脉冲MAG焊和常规脉冲MAG焊两种焊接方法,对转向架焊接构架用SMA490BW耐候钢T型接头进行全熔透焊接对比试验。对焊后试件进行宏观观察和金相组织分析,使用维氏硬度计对试件进行硬度检测。结果表明:在两种焊接方法下,焊接接头的成型情况均良好,未出现未熔合、裂纹、气孔等缺陷,且焊缝根部出现“反熔”现象,根部熔合良好。高频脉冲MAG焊缝中含有大量的针状铁素体,且未观察到常规脉冲MAG焊缝中的侧板条铁素体组织;常规脉冲MAG焊过热区的晶粒更为粗大,两种焊接接头的硬度值均小于380HV10,符合焊接工艺评定的要求。

S355J2W+N耐候钢高频脉冲MAG焊不同保护气体的接头组织和性能

文中选用φ(Ar)70%+φ(CO_(2))30%(M31型)、φ(Ar)80%+φ(CO_(2))20%(M21型)和φ(Ar)90%+φ(O_(2))10%(M22型)3种形式的保护气体,对板厚为12 mm的高速铁路转向架用S355J2W+N耐候钢进行高频脉冲MAG焊,研究了对接接头的组织和性能。研究结果表明,使用这3种保护气体,焊缝均成形良好,接头无裂纹、气孔等缺陷,且焊缝金属与母材金属熔合良好;接头的显微组织特征类似,为先共析铁素体(GBF)、针状铁素体(AF)和少量珠光体(P)以及少量粒状贝氏体(B_(G))组织。与其他保护气体相比,使用M31气体可获得较为理想的接头组织和性能,即焊缝和熔合区不含侧板条铁素体组织(FSP),过热区的晶粒粗化程度较小,焊缝中含更多的针状铁素体(AF)组织,焊缝、热影响区的低温(-40℃)冲击韧性较好,相比M21和M22,焊缝区冲击吸收功分别高出1.95%和54.9%,热影响区冲击吸收功分别高出1.72%和3.27%,且冲击吸收功均高于27 J,焊接接头的拉伸和弯曲性能良好。

70t LD-LF-VD-CC流程生产耐候钢S355J2的工艺实践

耐候钢S355J2(/%:0.07~0.12C,0.25~0.40Si,1.0~1.3Mn,≤0.015P,≤0.008S,0.25~0.40Cu,0.35~0.50Cr,0.10~0.25Ni,0.025~0.040Nb,0.025~0.050Als)的冶炼流程为70 t LD-LF-VD-280 mm×320 mm坯CC工艺。通过控制LD终点[C]≤0.07%,终点[P]≤0.014%,转炉下渣量≤2 kg/t和LF精炼渣碱度R≥3.0,(Al_2O_3)=20%等工艺措施,铸坯的T[O]为22×10^(-6),夹杂物平均直径为4.6μm,5μm以下夹杂物比例在97.5%以上。连铸过程采用R=1.02,6.9%(B_2O_3+Li_2O),5.4%MgO和7.6%Al_2O_3的含氟保护渣,连铸坯表面震痕较浅,表面无清理率达到95.17%。连铸坯缩孔、疏松≤1.0级,角部、边部和中心裂纹为0级,满足连铸坯质量的控制要求。

S355J2W耐候钢质量提升探析

J355J2W耐候钢是一种高强度低合金结构钢板。目前南钢生产的S355J2W耐候钢主要存在表面裂纹、夹杂控制不稳定和50mm钢板冲击不稳定等问题:本文通过调整S355J2W耐候钢的成分和优化工艺来提高产品质量,优化后的S355J2W耐候钢铸坯裂纹发生率降至0%、性能合格率提高1.52%、铸坯C类偏析比例提高12%。

S355J2W耐候钢模拟火焰矫正区显微组织分析

以高速动车转向架构架用耐候钢S355J2W为研究对象,对该耐候钢进行四种不同温度下的模拟火焰矫正试验,在符合材料冷却条件后借助扫描电子显微镜进行微观组织观察,试验结果分析表明,热模拟温度为700℃时,母材无相变,原始组织保持完好,晶粒有所细化,晶界清晰且有明显的粒状组织弥散分布。经热处理之后其室温组织更接近于母材,本试验结果对S355J2W耐候钢进行火焰矫正有实际的指导意义。

耐候钢母材与焊丝匹配对焊接接头应力腐蚀性能的影响

对铁路转向架用S355J2W耐候钢和SMA490BW耐候钢匹配不同焊丝(CHW-55CNH,G424M21Z)焊接得到三种接头。采用光学显微镜、电化学测试和慢应变速率试验等对焊接接头的显微组织、电化学性能以及耐应力腐蚀性能进行了研究。结果表明:S355J2W耐候钢配G424M21Z焊丝接头属于高匹配接头,母材与焊缝的强度差距大,容易在接头部位造成应力集中,具有较大的应力腐蚀倾向,其电化学腐蚀倾向最高;S355J2W耐候钢配CHW-55CNH焊丝接头属于高匹配接头,应力腐蚀倾向较低;SMA490BW耐候钢配CHW-55CNH焊丝接头属于低匹配接头,母材与焊缝区的强度相当,接头处的应力集中较小,其应力腐蚀倾向很低,电化学腐蚀倾向也最低。

母材及焊丝对转向架用耐候钢焊接接头性能的影响

以高速列车转向架用耐候钢S355J2W与SMA490BW为母材,匹配G424M21Z焊丝与CHW-55CNH焊丝得到三种焊接接头。观察三种接头的显微组织,并比较三种接头的力学性能和腐蚀性能。结果显示,三种接头的焊缝区显微组织均由先共析铁素体、针状铁素体、粒状贝氏体以及珠光体组成,过热区组织粗大出现魏氏组织,正火区组织细小均匀。S355J2W母材匹配两种焊丝所得接头的拉伸断裂强度接近,且断裂位置均位于母材,而SMA490BW母材匹配CHW-55CNH焊丝所得接头拉伸断裂位置位于焊缝,且其拉伸强度明显高于另外两种接头。SMA490BW母材的腐蚀速率低于S355J2W母材。以S355J2W为母材匹配两种焊丝所得的两种接头腐蚀速率接近。以CHW-55CNH为焊丝匹配SMA490BW母材的接头低于匹配S355J2W母材所得接头。母材是影响接头耐蚀性的主要因素,而焊丝对接头的耐蚀性的影响小于母材。

地铁转向架构架T形接头应力应变数值模拟及显微组织

文中以80 km/h B型地铁转向架构架为研究对象,采用高频脉冲MAG焊与常规脉冲MAG焊对S355J2W耐候钢进行T形接头焊接工艺试验,对焊缝进行显微组织观察和力学性能试验;使用Sysweld数值模拟软件进行典型接头的温度场和应力应变场数值模拟;并对接头焊趾处的残余应力进行了测试,结果表明:无论是高频脉冲MAG焊还是常规脉冲MAG焊,残余应力最大值均位于焊缝区,且随着距焊缝距离的逐渐增大,残余应力逐渐减小并趋于零,高频脉冲MAG焊的焊接接头残余应力比常规脉冲MAG焊的焊接接头,σ_(y)减小约26.3%,σ_(x)减小约11.1%,常规脉冲MAG焊的总体变形为1.22 mm,高频脉冲MAG焊的总体变形为0.79 mm,总体变形量减小了35.2%。