装甲钢焊接技术研究进展

装甲钢是一种用于作战装备的保护性合金材料,装甲钢的焊接是装甲钢结构的主要连接方式。从装甲钢的裂纹类别、特点以及其形成原因出发,介绍了装甲钢焊接材料、焊接工艺和提高焊接接头性能的措施。主要包括奥氏体焊条、铁素体焊条及奥氏体/铁素体双向焊条;电弧焊、CO2气体保护焊、熔化极气体保护焊、修复装甲钢裂纹的铝热焊、机器人焊,激光焊等焊接工艺;焊后热处理、超声波冲击法、焊趾砂轮打磨法与钨极电弧焊法。并在装甲钢焊接技术研究现状分析的基础上,提出装甲钢焊接技术今后的改进措施与发展方向。     

9Ni钢焊接接头低温性能研究

针对国产9Ni钢,对其进行焊接及热处理工艺制定。采用多层多道手工电弧焊,焊条为ENiCrMo-3,焊前不预热且严格控制层间温度;选择双相区处理工艺。通过高低温拉伸试验、低温冲击试验、硬度测试及金相组织观察检测焊接接头性能。结果表明,9Ni钢接头低温冲击韧性和抗拉强度均满足要求,对其制定的焊接和热处理工艺切实可行。     

9Ni钢焊接接头低温性能研究

针对国产9Ni钢,对其进行焊接及热处理工艺制定。采用多层多道手工电弧焊,焊条为ENiCrMo-3,焊前不预热且严格控制层间温度;选择双相区处理工艺。通过高低温拉伸试验、低温冲击试验、硬度测试及金相组织观察检测焊接接头性能。结果表明,9Ni钢接头低温冲击韧性和抗拉强度均满足要求,对其制定的焊接和热处理工艺切实可行。     

镍铬合金激光熔覆层的制备及其表征研究

采用激光熔覆的方法,在45钢表面添加镍包铬复合粉末制得镍铬合金激光熔覆层。结果表明,镍铬合金激光熔覆层主要由Ni、Cr、Fe、C等元素组成,其显微组织是定向凝固的柱状枝晶组织。镍铬合金激光熔覆层熔覆区的平均显微硬度为441.4HV,约为基体45钢显微硬度的1.6倍,熔覆层的磨损量为基体45钢的60%,因此镍铬合金激光熔覆层具有较好的耐磨性能。     

低密度钢与异种钢的焊接工艺研究

采用半自动MIG焊接方法,焊接材料选用奥氏体不锈钢焊丝,对低密度钢与6211、616、Q235钢进行焊接工艺试验,考察低密度钢与异种钢的焊接可行性。结果表明:在纯氩保护气氛条件下,低密度钢与6211、616、Q235钢焊接时焊缝熔池金属流动性较差,但可获得具有良好表面和内部质量的焊缝,低密度钢与6211、616钢焊接接头抗拉强度为低密度钢母材的60%以上,断后伸长率在12%以上,低密度钢与Q235钢焊接接头的抗拉强度基本与Q235钢母材等强。     

1460合金的搅拌摩擦焊及焊后热处理工艺研究

采用搅拌摩擦焊对1460铝锂合金进行焊接,研究合金的焊接性能和焊后热处理工艺。运用显微硬度测试和拉伸力学性能测试表征焊缝力学性能;用扫描电镜、透射电镜对焊缝组织进行观察。结果表明:焊前对合金进行固溶和时效处理导致焊缝的抗拉强度降低;焊前未进行热处理的焊缝样品抗拉强度为320 MPa,与母材相当;焊后的固溶+160℃/40h时效处理使焊核区重新析出θ′(Al2Cu)和T1(Al2CuLi)相,焊缝的抗拉强度提高了75 MPa;焊缝拉伸断裂发生在热机械影响区,断裂方式由韧性断裂转变为解理断裂。     

707(A)铁素体药芯焊丝在薄装甲钢上的焊接试验

０７（Ａ）铁素体药芯焊丝与Ａ１４７奥氏体焊条在实验条件下焊接６１６装甲钢的对比试验表明，７０７（Ａ）铁素体药芯焊丝焊接６１６装甲钢时具有较高的抗裂纹能力，焊接接头的横向拉伸强度、常温及－４０℃时低温冲击功等力学性能优于奥氏体焊条。实验表明，７０７（Ａ）药芯焊丝可以在工况条件下进行６１６装甲钢构件的焊接试生产     

Mg-9.3Li-1.8Al合金CO2激光焊接接头显微组织与力学性能的研究

用CO2激光焊接2 mm厚Mg-9.3Li-1.8Al合金,通过金相显微镜、扫描电镜、X-Ray衍射仪分析合金的显微组织演变,通过维氏硬度和拉伸试验进行室温力学性能测试。结果表明:Mg-9.3Li-1.8Al合金激光焊接性能良好,热影响区和焊缝区α相形态不同;相对于热影响区,焊缝区合金快速凝固,α相呈细小的细针状、颗粒状,且分布均匀;维氏硬度值比热影响区高,合金拉伸断裂位置位于热影响区,焊缝的抗拉强度为183 MPa,伸长率为22%,达到母材抗拉强度的84.7%和伸长率的78.6%。     

不同预热温度下马氏体钢焊接性及力学性能研究

针对火箭发动机在重复利用中机架等结构焊接件的可靠性提升问题，用G232焊条焊接10Cr13Ni2马氏体钢，通过冷裂纹敏感性、拉伸、冲击试验，研究在不同工艺对钢材的焊接性及焊接接头力学性能的影响，获得最佳焊接工艺对焊接接头受力载荷的影响。结果表明：预热温度为0～250℃时，接头产生冷裂纹倾向小；预热温度由150℃升至250℃时，焊接接头抗拉强度增加，断口由韧性的韧窝-准解理断裂变为接近脆性的韧窝-准解理断裂，经610℃回火后抗拉强度下降；3种工艺对焊接接头热影响区冲击韧性影响均小。     

电铸纳米晶镍锰合金的性能研究

对利用冲液装置和高频窄脉宽脉冲电流电铸所得到的镍锰合金试片进行了显微硬度的测试及拉伸试验,研究与分析了沉积电流密度对电铸层显微硬度和拉伸性能的影响。结果表明,随沉积电流密度的增大,由于电铸层锰含量升高和晶粒尺寸减小而使电铸镍锰合金的显微硬度和强度升高,延伸率降低。电铸纳米晶镍锰合金具有较高的显微硬度和强度。     

焊接电流对AZ91D镁合金焊接接头组织和性能的影响

采用TIG焊对AZ91D镁合金进行对接焊试验。通过光学显微镜(OM)、拉伸机(TM)和显微硬度测试仪研究焊接电流对试样焊缝显微组织和性能的影响。结果表明:当焊接速度为0.003 5 m/s、焊接电压为15 V,随着焊接电流的增大,焊后试样抗拉强度和伸长率增加;当焊接电流为95 A,焊后试样的抗拉强度达到最大值,为236 MPa,焊后试样强度为母材的93.1%,伸长率最大值为13.5%,提高了95.7%。     

高氮奥氏体不锈钢与603马氏体高强钢焊接接头组织及性能

高氮奥氏体不锈钢与603马氏体高强钢因优越的力学性能在装甲防护领域具有广阔的应用前景。根据“低强匹配”原则,采用ER307Mo奥氏体不锈钢焊丝对30 mm厚的高氮奥氏体不锈钢和603马氏体高强钢脉冲熔化极惰性气体保护焊对接焊接,并分析焊接接头微观组织及力学性能。研究结果表明：试验得到了表面成形良好、内部无裂纹、未熔合等缺陷的焊接接头;焊缝组织主要为奥氏体以及被奥氏体基体包围的铁素体树枝晶,高氮奥氏体不锈钢熔合线附近组织主要为奥氏体,603钢熔合线附近组织主要为条片状马氏体、贝氏体以及回火马氏体;接头的断裂形式以韧性断裂为主,存在少量的解理断裂特征,能谱仪点扫描结果表明,韧窝中心的第2相粒子为富Fe的碳化物;焊接接头的平均抗拉强度达722 MPa,平均断后延伸率达20.2%;焊缝金属的动态屈服强度为913 MPa,最大工程应力为2 045 MPa,抗冲击性能优于603钢母材。     

高强度锌合金冷压焊工艺及接头组织性能

采用冷压焊的方法完成高强度锌合金棒材的对接。用光学显微镜对冷压焊接头的组织形貌进行分析,并测试接头的抗拉强度和抗弯强度。结果表明,采用合适的冷压焊工艺可以实现锌铝合金的对接,焊缝组织致密。拉伸试验结果表明,断裂均发生在锌合金母材侧。     

焊接热过程对X100管线钢焊缝组织性能的影响

采用不同焊接工艺参数对X100管线钢进行焊接试验,并对母材进行微观组织观察及宏观力学特性测试,对比分析X100管线钢母材和经历不同焊接热过程后所得焊缝的微观组织及宏观力学特性。结果表明：经历不同焊接热过程后的X100管线钢焊缝组织比母材组织粗大,主要为无碳贝氏体;冲击韧性比母材略高;抗拉强度和屈服强度与母材基本保持一致。     

基于PLC的钢管环缝焊接性能研究

在20MnCr钢管环缝CO2气体保护焊控制过程中引入PLC技术,进行焊接接头耐腐蚀性能、抗热疲劳性能、拉伸和冲击性能的测试与对比分析。结果表明:与传统控制技术相比,采用PLC技术获得的焊接接头具有更优的耐腐蚀性能、抗热疲劳性能、拉伸和冲击性能;经过240 h中性盐雾腐蚀后质量损失率降低了65%;20℃抗拉强度增加15%、冲击吸收功增加26%。     

30CrMnSi钢激光焊接工艺研究

为减小薄板30CrMnSi钢的焊接变形,提高焊接效率,采用CO2激光对其进行了激光焊接工艺研究。采用激光显微镜、扫描电镜仪对微观组织进行了表征,采用显微硬度计、材料试验机等仪器对性能进行了测试。研究发现,激光焊接后的焊接接头分为焊缝区、热影响区、母材以及焊缝与热影响交界区和热影响与母材交界区5个部分。焊缝与热影响交界区显微硬度最高,母材显微硬度最低。焊接速度越快,焊缝的显微硬度越高,焊缝越窄。焊接速度越快焊接变形越小,激光功率4 kW、焊接速度8 m/min条件下,100 mm长度范围内的变形0.1 mm.激光焊接接头的抗拉强度高于母材110~170 MPa,母材为韧性断裂,断口呈典型的韧窝形态,热影响区发生脆性断裂,断口呈准解理断裂,随着焊接功率和速度的提高,热影响区的拉伸强度有降低的趋势。     

Mg/Cu共晶反应钎焊微观组织及力学特性分析

采用共晶反应钎焊连接工艺对Mg/Cu异种材料进行连接,研究不同温度对接头微观组织及力学特性的影响。采用扫描电镜对焊接接头的微观组织进行研究,采用拉伸试验机研究接头的力学特性。研究表明：在焊接温度为500 ℃,焊接接头强度最高,最高抗拉强度为54 MPa,断口呈现脆性断裂特性。     

低活性Fe-Cr-Mn(W,V)奥氏体合金长期时效高温力学性能和相稳定性研究

研究了用于核反应堆中的低活性Fe -Cr-Mn(W ,V)奥氏体合金不同温度长期时效 (10 0 0h)后的高温拉伸性能 (40 0℃ )及相稳定性。结果表明 :Fe -Cr -Mn(W ,V)奥氏体合金经长期时效后 4 0 0℃时的屈服强度 (或σ0 2 ,40 0℃)随时效温度从 35 0℃至 4 5 0℃上升变化不大 ,4 5 0℃至 5 5 0℃从 2 95MPa上升到 4 4 4MPa,5 5 0℃至 6 5 0℃保持在 4 90MPa左右 ;抗拉强度 (σb)在 35 0℃至 4 5 0℃比较平稳 ,4 5 0℃至 5 5 0℃从 6 38MPa上升到 75 9MPa ,5 5 0℃至6 5 0℃保持在 75 0MPa左右 ;合金延伸率 (δ/ % ) 35 0℃至 4 5 0℃比较稳定 ,4 5 0℃至 5 5 0℃下降较快 ,在 5 5 0℃至 6 5 0℃下降比较平缓 ,6 5 0℃时δ值为 19%左右。合金经不同温度 (35 0℃～ 6 5 0℃ )长期时效组织为稳定的奥氏体相及少量碳化物 ,在 4 5 0℃以下长期时效 ,合金中无大量碳化物析出 ,4 5 0℃以上时效时 ,碳化物析出量明显增加 ,6 5 0℃时在晶界集聚 ,导致合金拉伸强度上升而塑性下降     

不同氮含量焊丝熔化极气体保护焊高氮钢的微观组织与力学性能

为研究不同氮含量焊丝对高氮钢焊缝组织性能的影响,采用自制的0.46［N］、0.61［N］、0.84［N］3种不同氮含量焊丝进行高氮钢熔化极气体保护焊焊接工艺试验。测试分析3种成分焊丝焊缝的固氮效果、气孔倾向、微观组织及力学性能。结果表明：随着焊丝氮含量的增加,焊缝氮含量升高,气孔倾向也增大;3种焊丝焊缝组织均由奥氏体+铁素体组成,焊缝组织形态主要取决于焊缝的凝固模式,由焊缝中的各种合金元素共同作用决定;焊缝力学性能主要受铁素体含量及其分布的影响,铁素体含量越高且呈沿晶分布,焊缝硬度、强度越高,韧性越差;当焊缝凝固模式为奥氏体凝固模式、奥氏体-铁素体凝固模式时,焊缝氮含量越高,焊缝拉伸性能越好;气孔缺陷主要影响焊缝的冲击韧性,气孔增多,焊缝冲击韧性下降。     

超声冲击对7A05铝合金焊接接头性能的影响

对7A05铝合金采用双丝MIG焊接工艺得到的焊接接头进行超声冲击处理,并从焊趾处应变与应力、抗拉强度、疲劳寿命和疲劳断口扫描等方面对经过超声冲击处理和未经超声冲击处理的试样进行对比研究。研究结果显示,经过超声冲击处理的试样,焊趾处拉应力减小,抗拉强度增大,平均疲劳寿命变长。疲劳断口扫描显示冲击后材料在断裂前发生明显的塑性变形。