X80管线钢用自保护药芯焊丝的研制及焊接接头性能

为满足X80管线钢的焊接需要,开发了以BaF2为主的低碱性渣系Mn-Ni-Mo-Ti-B合金系自保护药芯焊丝,并对采用该焊丝焊接后此钢接头的显微组织及力学性能进行了分析。结果表明:X80管线钢接头焊缝显微组织为针状铁素体、粒状贝氏体以及少量的M-A岛,热影响区的组织主要为粒状贝氏体、贝氏体铁素体;焊接接头的抗拉强度为711 MPa,屈服强度为565.7 MPa,室温冲击功为155J,-20℃冲击功为144.7J,完全能满足石油管道建设的标准要求。     

X100管线钢焊接接头的显微组织和性能

利用光学显微镜、拉伸试验机、冲击试验机及维氏硬度计等对X100管线钢埋弧焊焊接接头的组织及性能进行了研究。结果表明:X100管线钢焊接接头粗晶区组织为粗大的先共析铁素体和粒状贝氏体,细晶区主要为细小的铁素体,不完全重结晶区为细晶铁素体、粗晶针状铁素体和粒状贝氏体混合组织;接头的抗拉强度平均值为576MPa,达到母材的80%,拉伸试样断裂于焊缝处;接头焊缝、热影响区的冲击功分别为198J和259J;焊缝区最高硬度为316HV,在临界温度热影响区(ICHAZ)和亚临界温度热影响区(SCHAZ)之间存在软化现象。     

X70抗大变形管线钢焊接接头的组织与力学性能

采用三种不同的焊接工艺对X70抗大变形管线钢进行焊接试验,通过组织观察、拉伸及冲击试验分析了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:采用GMAW焊接的试样,其焊缝金属主要由针状铁素体和少量准多边形铁素体组成,热影响区组织为粗大的粒状贝氏体和少量准多边形铁素体,具有较高的强度和韧性,但塑性变形能力较差;采用GMAW+FCAW焊接的试样,其焊缝主要由针状铁素体和少量准多边形铁素体组成,热影响区为粗大的粒状贝氏体和板条贝氏体,具有很高的屈强比;采用SMAW+FCAW焊接的试样,其焊缝主要为粗大的多边形铁素体,热影响区为准多边形状铁素体和贝氏体,焊缝硬度低于热影响区和母材的,其焊接接头具有优良的强度和韧塑性,同时具有较高的抗变形能力。     

一种锰镍钼硼合金系埋弧焊丝焊接低碳贝氏体钢接头的组织及性能

用自行设计的锰镍钼硼合金系焊丝对低碳贝氏体钢进行双面焊;利用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸和冲击试验机以及显微硬度计等研究了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:焊缝和热影响区显微组织都主要是针状铁素体和粒状贝氏体;HAZ区组织粗大,存在软化问题;在较小的焊接线热输入条件下,焊接接头强韧性匹配较好,抗拉强度为803.63 MPa,焊缝和热影响区冲击韧性分别为193J和232J。     

不预热焊接工艺焊接X70管线钢接头的组织与性能

分别采用焊前预热和不预热的两种焊接工艺对X70管线钢进行焊接,采用光学显微镜、拉伸试验机和冲击试验机研究了焊接接头的显微组织、拉伸性能和冲击性能。结果表明:焊前预热接头的组织多为细小的针状铁素体、多边形铁素体等,而不预热接头的组织中晶粒明显长大,出现粗大粒状贝氏体和少量马氏体;焊前预热的焊接接头其抗拉强度和冲击韧性较不预热的好些,但不预热焊接工艺焊接的接头仍能满足性能要求;考虑工程到建设成本方面,不预热的焊接工艺可用于X70钢焊接。     

控轧控冷双相高强度X100管线钢的组织与性能

为了提高石油输送管线钢的等级及韧性,对超低碳微合金钢通过控制轧制后的三阶段冷却,在实验室试制了X100高钢级管线钢,并对其显微组织与力学性能进行了分析。结果表明:试验钢在拉伸过程中没有明显的屈服点,屈服强度达770 MPa,屈强比为0.80,伸长率达到21.3%,-20℃冲击功为179 J,均符合标准要求,具有良好的综合力学性能;试验钢在冷却过程中发生了位错回复、亚晶形成、形变诱导析出、针状铁素体以及板条贝氏体的转变、析出物长大和碳化物偏聚等,形成了针状铁素体和贝氏体双相组织为主及部分M-A岛和孪晶的显微组织。     

显微组织对X80管线钢冲击性能的影响

利用光学显微镜、透射电子显微镜、落锤冲击试验机等研究了具有不同显微组织高温轧制X80管线钢的冲击性能,并分析了不同显微组织中析出物的成分及尺寸。结果表明:具有针状铁素体和多边形铁素体的X80管线钢较粒状贝氏体钢铁具有更高的冲击功和断面纤维率,且二者都具有较高的裂纹扩展功,三种显微组织X80管线钢的析出物尺寸均主要集中在50~140 nm,其产生的析出强化作用对韧性损害较小;综合考虑强度及韧性的要求,对开发高温轧制22 mm厚的X80管线钢来说,宜采用针状铁素体组织。     

国产抗大变形管线钢的显微组织

采用光学显微镜和透射电子显微镜观察分析了抗大变形管线钢的显微组织。结果表明:抗大变形管线钢显微组织为软相和硬相的双相组织,软相主要包括多边形铁素体和准多边形铁素体,硬相主要包括粒状贝氏体、贝氏体铁素体以及马氏体;组织沿壁厚方向上分布均匀,其中多边形铁素体晶粒的发育完整,晶粒之间多为大角度晶界,贝氏体和马氏体呈长条状夹在多边形铁素体中间,板条之间的位相差一般大于15°。     

激光-MAG和MAG焊接Weldox960钢接头的组织与性能对比

分别采用激光-活性气体保护电弧焊(Laser-MAG焊)和MAG焊对Weldox960钢板进行焊接,对比分析了两种工艺焊接接头的显微组织及性能。结果表明:Laser-MAG焊接接头热影响区粗晶区的平均晶粒尺寸较小,为48μm,而MAG焊接接头的为95μm,两种焊接接头的显微组织基本相同,焊缝区组织为细小粒状贝氏体,细晶区组织为细小板条马氏体和粒状贝氏体,部分相变区组织为铁素体+粒状贝氏体;Laser-MAG焊接接头的热影响区宽度小于MAG焊接接头的,软化带也较窄,其拉伸性能和冲击性能均优于MAG焊接接头的,条件疲劳极限为320 MPa,高于MAG焊接接头的。     

超低碳贝氏体钢埋弧焊焊缝金属的组织与力学性能

针对超低碳贝氏体钢HQ785DB的焊接特点,在低碳钢焊丝的基础上设计了一种埋弧焊用焊丝,将该焊丝匹配氟碱型SJ101焊剂对该钢进行焊接,研究了焊缝金属的显微组织、力学性能及冲击断口形貌。结果表明:焊缝金属组织以针状铁素体和板条贝氏体为主,另有少量弥散分布的粒状贝氏体;焊缝金属的抗拉强度为806.25 MPa,伸长率为16.78%,20℃时的冲击吸收功为183.25J;冲击断口上存在大量韧窝,以微孔聚集型的韧性断裂为主。     

轧后冷速对X100管线钢组织和力学性能的影响

通过热模拟试验机、光学显微镜对X100管线钢在连续冷却转变下的显微组织进行了研究,然后对其进行热轧,研究了轧后冷速对试验钢组织和力学性能的影响。结果表明:随冷速增大,试验钢组织中依次出现多边形铁素体、粒状贝氏体和贝氏体铁素体;当轧后冷速为20～42℃·s-1时,试验钢可获得由粒状贝氏体和贝氏体铁素体组成的组织以及良好的力学性能。     

铌对船板钢大热输入焊接热影响区组织与韧性的影响

采用控轧控冷工艺(TMCP)生产含铌(质量分数0.025%)和无铌两种DH36级船板钢,并进行150 kJ·cm^-1大热输入气电立焊,研究了焊接接头热影响区的组织与韧性。结果表明:铌元素的添加可推迟铁素体和珠光体相变,促进粒状贝氏体和贝氏体铁素体生成,导致含铌钢热影响区粗晶区中的晶界铁素体含量较少,粒状贝氏体和贝氏体铁素体含量较多,细晶区中的铁素体和珠光体析出缓慢。无铌钢焊接接头各区域的组织与韧性良好,-20℃冲击功单值均在102 J以上,远高于船级社规范要求;含铌钢焊接接头熔合线处-20℃冲击功出现单值低于24 J的情况,不满足船级社规范要求,其他区域-20℃冲击功单值均在143 J以上。铌的添加对DH36级船板钢大热输入焊接接头的韧性不利。     

14NiCrMo10 6V与Q345E钢过渡匹配焊接接头的组织与力学性能

采用E551T1-Ni2药芯焊丝对Q345E钢与14NiCrMo10 6V钢进行焊接,并通过室温拉伸、弯曲、冲击、硬度试验以及金相分析等对焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用此焊丝可以获得拉伸、弯曲和冲击性能均良好的焊接接头,焊缝硬度在200～250HV之间;焊缝处晶界组织为先共析铁素体、少量无碳贝氏体(从晶界伸向晶内),晶内为针状铁素体与珠光体,个别部位有粒状贝氏体;Q345E钢侧热影响区与焊缝过渡区的组织为沿晶界析出的块状先共析铁素体和向晶内生长的条状铁素体以及少量的珠光体和贝氏体;14NiCrMo10 6V钢侧热影响区与焊缝过渡区的组织为板条状马氏体。     

S355J2G3低合金钢焊接接头的组织和力学性能

通过拉伸、冲击、弯曲、硬度和金相等试验对S355J2G3低合金钢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G38 3G3Si1焊丝对S355J2G3低合金钢进行焊接时,可获得拉伸、弯曲和冲击性能均良好的焊接接头;接头硬度的分布较均匀,最高不大于380HV;焊缝组织为沿柱状晶晶界析出的块状先共析铁素体,晶内为细小密集的针状铁素体和少量珠光体;热影响区组织主要为先共析铁素体、针状铁素体、珠光体和少量的粒状贝氏体;母材为均匀细小分布的铁素体和珠光体。     

10Ni5CrMoV钢MAG焊接接头的显微组织与力学性能

采用MAG(熔化极活性气体保护焊)对25mm厚10Ni5CrMoV钢进行了焊接,观察了接头显微组织与冲击断口形貌,并对其硬度、冲击性能和拉伸性能进行了研究。结果表明:接头焊缝区组织主要为板条马氏体/贝氏体+粒状贝氏体,且存在较多的沿奥氏体晶界分布的M-A组元,硬度接近于母材,冲击韧性较低,-50℃时的平均冲击功为42J;随着距焊缝中心距离的增大,热影响区组织依次为淬火马氏体、板条马氏体/贝氏体+铁素体+粒状贝氏体,且临界区碳化物积聚并长大,硬度先升高后降低,最低硬度为286.4HV,冲击韧性较高,-50℃时的平均冲击功为188J;焊接接头的平均抗拉强度达到920 MPa,拉伸试样的断裂位置均在母材;M-A组元及碳化物是影响接头性能的主要因素。     

低碳Mn—Nb—Ti钢中的粒状贝氏体组织

运用透射电镜研究了低碳Mn-Nb-Ti钢中出现的粒状贝氏体组织。结果表明,在1200℃加热空冷正火时获得条型粒状贝氏体组织,而在1200℃加热于550℃等温处理时得到块型粒状贝氏体组织。前者是在具有板条亚结构的铁素体基体上分布着(M-A)小岛,后者是在块状铁素体基体上分布着由退化珠光体和(M-A)所组成的混合岛状物。本文对粒状贝氏体的形成机制也作了一些探讨。     

自保护药芯焊丝焊接X80管线钢管环焊缝接头的显微组织与力学性能

采用自制自保护药芯焊丝对X80管线钢管进行环焊缝焊接,分析不同焊接位置接头的焊缝成形、显微组织与力学性能。结果表明:不同焊接位置的焊缝成形良好,该焊丝具有良好的全位置焊接适应性;不同焊接位置焊缝组织基本相同,盖面层由板条贝氏体和针状铁素体组成,填充层为细小的粒状贝氏体和准多边形铁素体;不同焊接位置热影响区细晶区组织基本相同,由细晶铁素体和针状铁素体组成;热影响区粗晶区由粗大的板条贝氏体和粒状贝氏体组成,且立焊位置的晶粒尺寸小于平焊和仰焊位置的;焊缝和热影响区的平均硬度分别为226,227HV,略低于母材的(233HV);立焊位置焊缝和热影响区的-10℃平均冲击吸收功高于平焊位置的;不同焊接位置接头的抗拉强度相当,拉伸断口呈韧性断裂特征。     

低碳Fe-Mn-B钢粒状贝氏体的组织及其强韧性

本文报导了影响低碳Fe-Mn-B系钢粒状贝氏体组织的形态与强韧性的某些规律。研究表明: 低碳Fe-Mn-B系钢在一定成份及冷速下可获得全粒状贝氏体组织。0.12%C-3%Mn-0.003%B钢粒状贝氏体中基体是位错密度较高的铁素体,其中的“小岛”由马氏体及残余奥氏体组成。不同条件的低碳Fe-Mn-B系钢粒状贝氏体中残余奥氏体量约为7～10%。随相变时冷速增大、奥氏体晶粒减小、及锰量升高与Ms点降低,粒状贝氏体中小岛的弦长减小。同时,随碳量升高及奥氏体晶粒增大,使小岛总量增加。粒状贝氏体组织的强度随小岛总量的增多而增加。韧性随小岛弦长的减小而提高,同时也随小岛总量的减少而提高。回火处理是进一步提高粒状贝氏体韧性并使钢获得强韧性良好的有效途径。     

汽车大梁用BS700MC低碳微合金钢焊接接头的组织和力学性能

通过裂纹敏感性、显微硬度、弯曲、冲击、拉伸试验及组织观察,研究了汽车大梁用BS700MC低碳微合金钢焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:采用WH80-G焊丝焊接时,BS700MC钢具有较好的抗裂性,焊前不需要预热处理;焊接接头的焊缝组织为针状铁素体和极少量贝氏体与先共析铁素体;焊接接头具有良好的综合力学性能,焊缝硬度为380HV,与母材相当,接头底部硬度分布波动明显,热影响区存在软化现象,在-20~20℃范围内焊接接头具有良好的冲击韧性;接头的抗拉强度为815 MPa,为母材的97.1%,断裂于热影响区,拉伸断口为韧窝与解理台阶混合型断口。     

热输入对1 000 MPa级工程机械用钢接头组织性能的影响

采用三种热输入进行1 000 MPa级控轧控冷(Thermo mechanical control process, TMCP)高强钢的熔化极气体保护焊,利用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究热输入对焊接接头组织和力学性能的影响。研究结果表明,三种热输入焊缝金属组织主要由板条马氏体和板条贝氏体为主、并含有少量残余奥氏体和粒状贝氏体;焊接热影响区粗晶区组织以板条马氏体和贝氏体为主,并含有少量粒状贝氏体。随着热输入的增加,焊缝组织中贝氏体板条粗化,马氏体板条减少,而粒状贝氏体逐渐增多,部分膜状残余奥氏体向块状转变;焊缝金属冲击韧度和硬度、接头强度逐渐降低,而接头热影响区冲击韧度先增后降;当热输入为15 kJ/cm时焊接接头强韧性匹配最佳。