Q960E超高强钢焊接接头组织和性能研究

目的 对Q960E超高强钢的焊接工艺进行研究以获得高强高韧的焊接接头。方法 选择超高强钢Q960E作为母材、FK1000ER120S–G焊丝作为填充材料进行MAG焊,采用改变焊接电流的方式来研究焊接热输入对焊接接头组织和性能的影响。结果 当焊接电流为155～230 A时,均获得了全焊透无明显缺陷的焊缝。随着焊接热输入的增大,焊接接头中各亚区宽度增大,其中焊缝区变化最为显著,在最小热输入条件下焊缝宽度为3.98 mm,在最大热输入条件下焊缝宽度增至5.53 mm。对焊接接头进行组织分析发现,焊缝组织主要为针状铁素体和板条马氏体;完全相变区组织主要为板条马氏体;未完全相变区组织主要为回火马氏体和部分重结晶形成的马氏体。硬度测试表明,在热影响区的回火区发生了软化现象,最低硬度仅为290HV;在完全相变区发生了硬化现象,硬度最大值可达500HV。在不同热输入条件下,焊接接头各亚区硬度变化趋势一致,焊接接头抗拉强度为995～1 076 MPa,拉伸试验均断裂在热影响区,断后伸长率为9.33%～10.21%,断裂时存在颈缩现象,为韧性断裂。随着热输入的增加,粗晶区马氏体板条束宽度增大,未完全相变区...     

基于正交试验的TC4钛合金激光焊工艺优化研究

目的 探究激光功率、焊接速度、离焦量对TC4钛合金激光焊接接头宏观形貌、微观组织及力学性能的影响。方法 通过正交试验方法,研究激光功率、焊接速度、离焦量对接头拉伸性能的影响,并将这3个工艺参数转换为热输入,进一步研究热输入对接头形貌、组织及力学性能的影响。结果 当热输入低于95 J/mm时,焊接接头上下熔宽比较大,焊缝截面呈“V”形;当热输入高于250 J/mm时,接头组织晶粒粗大,甚至出现气孔、错边等冶金缺陷;当热输入为125 J/mm时,焊缝成形美观,焊接接头上下熔宽比接近1,焊缝截面呈“H”形。焊缝区组织主要由原始α相、β相及冷却阶段生成的αʹ相组成,随着热输入的增大,β相柱状晶尺寸逐渐粗化,αʹ针状马氏体相尺寸也相应增大。此外,焊接速度和离焦量对拉伸性能有显著影响,拉伸性能随着热输入的增大呈现先升高后降低的趋势,断口呈韧性断裂特征。当热输入为125 J/mm时,拉伸性能达到最佳,断裂位置发生在母材区,抗拉强度为1 010 MPa,断后延伸率为9.82%;焊缝区中心区域显微硬度高于热影响区及母材区显微硬度。结论 当热输入为125 J/mm时,在TC4钛合金激光焊下,可获得成形美观、性能优良的焊接接头。     

焊丝成分对超高强装甲钢焊接接头组织与性能的影响

利用气体保护电弧焊工艺完成了4.5 mm和9.0 mm超高强装甲钢的焊接,研究了焊丝(MG70S-6和ER307Si焊丝)成分对接头组织与性能的影响,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)等表征方法对焊接接头各区域进行微观组织和物相结构的分析,并测试了接头的硬度分布、拉伸性能和冲击韧性。结果表明,焊接接头成形质量良好,无明显未熔合、气孔、裂纹等缺陷,焊缝区组织为片状马氏体、针状铁素体和少量粒状贝氏体,完全淬火区组织为马氏体和贝氏体,不完全淬火区组织为马氏体和铁素体,回火区析出网状渗碳体。焊接接头的热影响区软化现象较为明显,接头难以达到与母材等强,断裂主要发生在焊缝区,呈现出脆性断裂特征。采用ER307Si焊丝焊接的9.0 mm装甲钢接头的焊缝室温冲击功达到94 J,完全满足使用要求。     

2205双相不锈钢TIG焊接头组织及力学性能

对2205双相不锈钢进行了4组不同热输入条件下的TIG焊接实验,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对焊接接头的显微组织进行了观察与分析,并测试了焊接接头的拉伸力学性能和显微硬度。结果表明:在热影响区,随着热输入的增大,不完全再结晶区带状奥氏体宽度逐渐增大,粗晶区铁素体晶粒的粗化程度逐渐加剧、奥氏体体积分数逐渐增多;在焊缝金属中,随着热输入的增大,魏氏奥氏体逐渐减少,而块状奥氏体逐渐增多,魏氏奥氏体在高温下稳定性差,容易被相界处形成的窄条铁素体分割成块状奥氏体。随着热输入的增大,焊接接头的屈服、抗拉强度逐渐降低,断后延伸率逐渐升高。铁素体体积分数较高的热影响区显微硬度最大,焊缝金属的合金元素含量较高,因此其显微硬度高于母材。     

12 mm厚TC4钛合金激光-MIG复合焊接头组织与性能研究

目的 探究TC4激光-MIG复合焊接头显微组织与基本力学性能之间的联系,分析接头不同区域的断裂行为。方法 利用激光-MIG复合焊制备TC4钛合金对接接头,采用光学显微镜和扫描电镜观察接头焊缝区、热影响区及母材的显微组织,在室温下进行了显微硬度测试、拉伸性能测试与断裂韧性测试,并对试样断口进行了观察分析。结果 接头的焊缝区组织为粗大的β相柱状晶,晶内纵横分布着αʹ针状马氏体和针状α相,靠近焊缝一侧的热影响区则由针状αʹ相、α集束与少量细小的块状α相构成。随着远离焊缝中心,母材侧热影响区组织转变为块状的α相、少量α集束及初生β相,并最终趋于与母材组织相似。热影响区的显微硬度值达到最大,这是因为该区域存在比焊缝区更为细小的针状αʹ相。接头的平均抗拉强度和断后伸长率分别为1 020.22 MPa和7.38%。接头在拉伸时主要在焊缝区发生断裂。焊缝区展现出比母材区和热影响区更优异的断裂韧性,平均值为87.14 MPa.m^1/2,焊缝区内纵横交错的网篮组织与集束是其断裂韧性较高的主要原因。结论 在TC4钛合金的激光-MIG复合焊过程中,针状α相和αʹ马氏体的存在会提高焊缝的显微硬度和断裂韧性,但相较于母材塑性没有提升,通过调控焊缝区显微组织结构,可以获得所需性能的接头。     

热成形淬火对QP1180/22MnB5激光拼焊板组织与性能的影响

目的 对QP1180和22MnB5激光拼焊板进行热成形试验,以解决超高强钢板材焊后的软化问题。方法 选择QP1180和22MnB5异种高强钢作为母材进行激光自熔焊,对焊后的激光拼焊板进行热成形试验,通过体式显微镜、扫描电子显微镜、液压拉伸试验机和维氏硬度计等手段,分析热成形前后激光拼焊板微观组织和力学性能的变化。结果 与焊态拉伸试样相比,热成形试样抗拉强度提高了135%,断后伸长率降低了55%,拉伸试样都在22MnB5母材处断裂,均为塑性断裂。在热成形后,对焊接接头进行组织分析,发现QP1180母材区马氏体含量增加,22MnB5母材区和临界热影响区组织由珠光体和铁素体转变为马氏体,焊接接头热影响区各亚区的组织均转变为大小不同的板条马氏体。硬度测试结果表明,焊态试样焊接接头的QP1180临界区存在软化现象,硬度值最低为335HV,22MnB5侧硬度值由母材处向焊缝升高,母材硬度最低为170HV;而在热成形后,QP1180临界区软化现象消失,硬度值趋于平缓,22MnB5母材处硬度比焊态试样硬度高了2倍。结论 与焊态试样相比,经热成形后激光拼焊板的焊后软化问题得到了解决。     

不同强度级别双相不锈钢激光焊接头的组织与力学性能

目的 为了合理制定不同强度等级DP钢同种和异种接头的激光焊接工艺,研究激光焊接工艺对接头组织性能的影响。方法 采用SEM、硬度试验、拉伸试验等手段,研究不同强度等级DP钢同种和异种激光焊接接头的微观组织和力学性能。结果 对于同种DP钢激光焊接,由于接头各个区域经历的热循环不同,因此其马氏体体积分数和形态、含碳量等存在明显差异。在焊缝熔合区,由于冷却速度较高,因此马氏体体积分数较高且为细条状,硬度高于母材硬度。在热影响区,由于马氏体发生了回火分解,因此其硬度值低于母材硬度,且软化的程度和范围大小与DP钢的强度级别相关。软化的热影响区成为接头的薄弱区域,降低了接头的拉伸性能。在异种DP钢激光焊接接头中,焊缝熔合区的硬度也明显高于母材硬度。靠近高强度级别母材侧的热影响区范围更大,软化程度更明显,接头硬度分布不再对称。接头的抗拉强度与低等级DP钢母材的抗拉强度基本一致。结论 激光焊接工艺对不同强度等级DP钢同种和异种接头组织性能的影响存在较大的差异,DP钢强度级别越高,接头或接头对应侧的热影响区软化程度越明显,这在制定焊接工艺以及焊后处理工艺过程中需要予以考虑。     

钛合金激光焊及其接头的显微组织与力学性能

采用光纤激光器对3.5 mm厚TC4合金板材进行焊接,并对焊接接头的显微组织与力学性能进行分析测试,确定了试验条件下的最佳激光焊参数。结果表明,焊缝熔合区组织主要为针状α′马氏体及少量β相,热影响区由α相及少量α′马氏体组成;接头区域的显微硬度在熔合区变化平缓,而热影响区的硬度下降明显。在激光功率为4.0 kW、焊接速度为3.0 m/min时,获得接头的力学性能最佳,焊缝强度与母材本身的强度接近。接头拉伸断口表面存在大量韧窝,呈明显的韧性断裂特征。     

激光功率和离焦量对2 000 MPa级热成形钢激光焊接接头组织与性能影响

目的 研究激光功率和离焦量对PHS2000型热成形钢激光焊接接头焊缝区及热影响区显微组织、拉伸特性和硬度分布的影响。方法 采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)分析焊接接头的显微结构;利用拉伸实验和显微硬度实验探究焊接接头力学性能的变化规律。结果 随着激光功率从3 500 W增至4 700 W,焊缝区与热影响区平均晶粒尺寸总体呈上升趋势,抗拉强度先上升后下降,焊缝区平均显微硬度值在635HV~651HV内浮动,热影响区平均显微硬度值在434HV~451HV内浮动;离焦量对焊缝区的组织分布有显著影响,不同离焦量下的组织分布均较为分散,热影响区的晶粒尺寸在离焦量为−3 mm时达到最大,为10.67 μm。在不同激光功率和离焦量下,焊接接头的显微硬度值存在上下浮动,焊接接头各区的显微硬度分布规律基本一致,以焊缝为中心,两侧趋于对称分布。硬度分布规律如下:焊缝区硬度>母材区硬度>热影响区硬度。结论 在本实验条件下,与离焦量相比,激光功率对焊接接头显微组织及拉伸强度的影响更大。在焊接速度为150 mm/min条件下,设置激光功率为4 100 W、离焦量为−2 mm,此时抗拉强度最大,为1 715 MPa,达到母材抗拉强度的85%。     

TA2纯钛板钨极氩弧焊接接头组织与性能

本文研究了不同焊接工艺下焊缝及热影响区的微观组织特征,以分析焊接接头的力学性能。结果表明焊缝组织为锯齿状α相、板条α相及少量针状马氏体,并得到焊接最佳工艺为焊接电流85A,焊接速度0．5cm／s,主喷嘴氩气流量20L／min,拖罩氩气流量12L／min,双面焊接。此焊接工艺下得到的焊接接头抗拉强度达到母材的99．55％,延伸率达到母材的70％。文中还探讨了焊后热处理对焊接组织与性能的影响,结果表明焊后热处理可以提高焊接接头的塑性,可以调整焊接接头的综合力学性能,使其达到使用标准。     

汽车高强钢SG1000激光复合焊接力学性能研究

目的 针对汽车高强钢SG1000焊接接头恶化等问题,研究了SG1000激光复合焊接的力学性能。方法 选用等强匹配焊丝MG90-G对高强钢SG1000进行激光复合焊接,对焊接接头进行拉伸和低温冲击韧性试验,并结合扫描和硬度监测等手段对焊缝组织和断口形貌进行分析。结果 由于激光的预热作用,高强钢SG1000激光复合焊接成形件的焊缝美观,焊接过程稳定可靠,焊接熔池深度较大,有效改善了传统焊接的咬边、飞溅、气孔等缺陷。焊缝组织主要由板条马氏体和奥氏体晶粒组成,热影响区的过热区内部板条马氏体和奥氏体晶粒比较粗大,而焊接母材主要为细小的板条马氏体和奥氏体晶粒。焊接拉伸断口主要为细小且较浅的韧窝,且韧窝底部存在第二相粒子及夹杂物,焊接拉伸断口断裂于热影响区且微观形貌为韧性断裂;冲击微观形貌主要由准解理小平面及河流花样组成,且存在一定数量大小不一的韧窝交错分布,焊接冲击断口断裂于热影响区且微观形貌也为韧性断裂。结论 焊缝热影响区的晶粒比非热影响区的晶粒粗大,拉伸和冲击断裂均发生于热影响区;随着激光功率的增大,复合焊接接头的力学性能呈现逐渐增强的趋势;随着焊接速度的增大,复合焊接接头的力学性能呈现先增强后削弱的趋势。高强钢SG1000激光复合焊接最佳工艺参数如下:激光功率为9.5 kW,焊接速度为0.8 m/min,对应屈服强度为1 072 MPa,抗拉强度为1 175 MPa,断裂伸长率为13.5%,冲击断裂吸收的能量为30.8 J、焊缝中心显微硬度为342 HV。     

Q&P980镀锌高强钢电阻点焊工艺及液态金属脆化裂纹分布EI北大核心

通过设计电阻点焊工艺的正交实验,确定了Q&P980镀锌高强钢的点焊工艺参数范围,并对其焊接接头进行显微组织表征和力学性能分析。结果表明:熔核区组织以交错分布的板条马氏体为主;热影响区组织由板条马氏体、残余奥氏体和铁素体组成,马氏体板条平均宽度在不完全淬火区最大为4.86μm。显微硬度测试发现,焊接接头硬度值呈“W”形对称分布,硬度峰值出现在细晶区,达到559HV,硬度最低值出现在不完全淬火区,为338HV,呈现明显的软化现象。对焊接接头进行室温拉伸,最大拉剪载荷的峰值为27.92 kN,其断口形貌呈现典型的韧窝状,属于韧性断裂。由于Zn的熔点较钢基体低,镀锌高强钢点焊时易发生Zn层优先熔化并沿晶界向基体渗透,在焊接接头处可观察到明显的液态金属脆化裂纹。     

焊接参数对铁素体不锈钢搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响

对4mm厚T4003铁素体不锈钢进行搅拌摩擦焊接工艺实验,研究焊接参数对接头组织特征、硬度分布及常温和低温冲击韧性的影响。结果表明:接头搅拌区和热力影响区由铁素体和马氏体双相组织构成;接头搅拌区组织沿试样厚度方向存在非均质性,且随转速的降低及焊接速率的增加越发显著;转速从150r/min增加至250r/min,前进侧热力影响区组织呈现小梯度过渡趋势,无明显变形拉长特征。焊缝硬度分布相对均匀,其最高硬度为290HV,约为母材的1.87倍。焊接参数和温度对接头的冲击吸收功有较大影响:常温(20℃)下,热影响区为母材的90%～92%,搅拌区为母材的85%～103%;低温(-20℃)下,热影响区为母材的87%～97%,搅拌区为母材的82%～95%,表明焊缝区仍具有较好强韧匹配。     

U75V轨道钢线性摩擦焊工艺研究

目的 提高及改善目前轨道连接与修复的质量。方法 采用线性摩擦焊（LFW）的方法,对高碳轨道钢（U71Mn）在不同参数下进行了焊接试验,并对其微观组织和力学性能进行了表征。结果 焊接参数对接头质量起着决定性的作用。根据焊后接头的微观组织差异,可将其分为4个部分：焊缝中心区（WCZ）、热力影响区（TMAZ）、热影响区（HAZ）和母材（BM）。BM为珠光体和上贝氏体的混合组织,TMAZ由珠光体和少量马氏体组成。在WCZ中,由于受到的热力耦合作用的增强和更高的冷却速率,该区域马氏体含量进一步增加。在拉伸试验中,所有试样均在WCZ处发生断裂,接头的最大抗拉强度达到BM强度的86.6%。此外,WCZ中存在大量马氏体,在增加焊缝显微硬度的同时也降低了焊缝的冲击韧性。结论 采用LFW的方法可以得到焊接质量优良的轨道钢接头。     

Investigation of the mechanical properties of friction-welded joints between AISI 304L and AISI 4340 steel as a function rotational speed

In this study, standard AISI 304L austenitic stainless steel and AISI 4340 steel couple were welded by friction welding process using five different rotational speeds. The joining performances of AISI 304L/AISI 4340 friction-welded joints were studied and the influences of rotational speed on the microstructure and mechanical properties of the welded joints were also estimated. The microstructural properties of heat affected zone (HAZ) were examined by scanning electron microscopy (SEM). The microhardness across the interface perpendicular to the interface was measured and the strength of the joints was determined with tensile tests. The experimental results indicate that the tensile strength of friction-welded 304L/4340 components were markedly affected by joining rotational speed selected.     

铸造C12A耐热钢的焊接及组织与性能的研究

本文对铸造C12A高强耐热钢进行了组织与性能、可焊性、焊缝组织变化厦性能特点等方面进行了研究分析。试验结果表明：淬火组织为板务马氏体＋部分针状马氏体＋少量残余奥氏体，其硬度比较高，塑性和韧性不是很好；淬火＋回火组织为保留马氏体形态的回火索氏体，其硬度不是很高，塑性和韧性比较好，具有盘好的综合性能；退火组织为铁素体，其硬度低，塑性和韧性高；焊接后的全相组织中，没有焊接裂纹等焊接缺陷存在，具有良好可焊性。对于淬火＋回火后的铸造C12A耐热钢，经过焊接，基体组织和性能没有明显发生变化，过渡区的金相组织为板条马氏体＋奥氏体组织，其硬度有所降低；熔化区的金相组织为针状马氏体＋奥氏体＋板条马氏体，硬度很高；焊后经过回火处理的基体佥相组织与性能没有变化。过度区的金相组织为保留板条马氏体形态的回火索氏体组织，较基体组织要粗大，其硬度要比基体有所下降；熔化区的金相组织转变为保留板每马氏体的回火索氏体，但组织较为基体组织要细小，其性能表现为硬度要比基体的有所升高。铸造C12A焊接后再经回火处理，可使焊接后的组织差别消除；性能变化趋于平缓，有利于材料的使用。     

焊接速度对 7A52 铝合金 FSW 组织及力学性能的影响

目的在保证搅拌速度一定时,针对8 mm厚的7A52铝合金,在不同焊接速度下采用搅拌摩擦焊(FSW)进行焊接试验,研究其焊接接头的显微组织及力学性能。方法利用搅拌摩擦焊机进行对接焊接,焊后制取金相试样观察焊接接头宏观形貌和显微组织,并测定其力学性能。结果7A52铝合金FSW焊接接头焊核区的面积随着焊接速度的增大而增大,当焊接速度为250mm/min时,焊接接头的焊核区面积最大,焊核区的显微组织都为细小的等轴晶,焊接接头横截面的焊核区呈明显"洋葱环"的形貌,而热力影响区的结构特征则呈现出了较高的塑性变形流线层。焊接接头显微硬度分布都呈现出"W"形变化,在焊接速度为150 mm/min时,焊接接头的平均抗拉强度能达到452 MPa,达到了母材抗拉强度的89%。结论通过对不同焊接速度下7A52铝合金FSW焊接接头的组织和性能进行研究,得到了不同焊接速度下焊接接头组织和力学性能。