铁素体不锈钢焊接接头耐蚀性能及组织分析

利用焊丝焊接了4种不同的铁素体不锈钢,通过金相观察对4种母材、焊接接头的微观组织结构进行分析,根据测量电化学极化曲线,对母材及焊接接头的耐蚀性进行了评价。结果表明,铁素体不锈钢焊接接头有很大的热影响区存在,其热影响区内的晶粒与母材相比较粗大。在11 mol/L的Na Cl溶液中,母材与焊缝耐腐蚀性能比较均匀;在11 mol/L的Na2SO4溶液中,TCS345及JFE410RW不锈钢母材的耐腐蚀性能比T4003及Nirosta4003强。     

经济型铁素体不锈钢与耐候钢异种金属接头的耐蚀性能

采用ER-309焊丝焊接了T4003与Q450NQR1耐候钢、Nirosta4003与Q450NQR1耐候钢两种异质接头,用金相方法分析了母材和接头的显微组织,通过盐雾腐蚀试验及电化学极化曲线测量对异种金属焊接接头的耐蚀性能进行了评价。结果表明,对T4003和Nirosta4003铁素体不锈钢同种金属所形成的焊接接头而言,焊缝的耐蚀性能均优于对应的母材,但热影响区的耐蚀性能变差。对T4003和Nirosta4003铁素体不锈钢与Q450NQR1耐候钢焊接形成的异质接头而言,焊缝的耐蚀性能下降。在盐雾状态下,同种金属焊接所形成的焊缝与母材的耐盐雾腐蚀性能水平相当,耐蚀性能较好;T4003和Nirosta4003不锈钢与Q450NQR1耐候钢焊接而成的异质接头腐蚀较为明显,尤其是耐候钢一侧的腐蚀较为严重,出现了大量的腐蚀坑。在异种金属所形成的焊接接头中,不锈钢母材、热影响区、焊缝以及耐候钢母材由于腐蚀电位差的不同形成原电池,致使耐候钢母材的腐蚀加剧。     

德国4003铁素体不锈钢的焊接

新型铁素体不锈钢材料在车辆上运用越来越广泛,研究其焊接特性对铁路货车制造具有十分重要的意义.通过大量试验,对德国4003材料的焊接性能进行了初步探索,并与国产同类材料进行了比较.结果表明:由于德国4003材料含有较多的Ti元素,在热循环作用下,部分与C、N元素形成弥散分布的化合物,降低了晶粒组织长大,使得切割缝区和焊接接头热影响区的组织细小,接头热影响区冲击韧性值高于国产TCS材料的焊接接头.     

410S钢板焊剂带约束电弧对接焊工艺试验

410S不锈钢对焊接热输入敏感,会出现接头脆化现象。本文采用焊剂带约束电弧焊接方法,对410S热轧板进行自动化焊接试验,实现单面焊双面成形,并通过试验得出焊接工艺参数;HAZ粗晶区晶粒长大明显,硬度低,但是这种焊接方法热输入小,约为0.5 k J/mm,热影响区宽度窄,约为1.0 mm,接头抗拉强度不低于母材;HAZ组织为铁素体+马氏体,焊缝组织为铁素体+奥氏体,晶粒度为6~7级,强度高。     

热输入对T4003不锈钢MAG焊接头组织及性能的影响

通过力学性能试验、金相检验等测试手段对不同热输入下的T4003不锈钢的MAG焊接头进行观察和分析。结果表明,两种热输入下的拉伸试板断裂于母材,热输入为0. 73 k J/mm的焊接接头力学性能要明显优于热输入为0. 93 k J/mm的焊接接头。两种焊接热输入下的过热区组织均为马氏体+铁素体,正火区组织均为马氏体+铁素体,不完全正火区组织为铁素体。热输入为0. 73 k J/mm的过热区组织晶粒度约为4级,而热输入为0. 93 k J/mm的过热区组织晶粒度约为2. 5级。     

铁路货车用TCS345不锈钢的焊接工艺

通过对新型TCS345铁素体不锈钢进行配套焊接材料和焊接方法的选择,对其焊接接头的冷裂敏感性、力学性能、疲劳性能和焊缝重复受热后组织晶粒度的变化等试验研究,掌握了TCS345铁素体不锈钢的焊接特性,选择了匹配合理的焊接材料和焊接方法,确定了合适的焊接工艺参数,对TCS345铁素体不锈钢钢板成功应用于铁路货车产品的焊接生产具有一定的指导作用.     

铁素体不锈钢高温热影响区组织及焊接性能分析

分析了T4003、410L、410S、409L、430、30Cr13和20Cr13不锈钢高温热影响区(HTHAZ)的显微组织和焊接性能。结果表明,T4003不锈钢的HTHAZ组织为70%M+F,铁素体晶粒大小为30μm。409L不锈钢的HTHAZ为全铁素体粗大组织。410L、410S和430不锈钢的HTHAZ为铁素体晶界连续分布马氏体的双相组织,马氏体含量较少,铁素体晶粒粗大。20Cr13和30Cr13的HTHAZ基体为马氏体,并且在20Cr13中孤立分布有高温铁素体,在30Cr13中存在未溶解的碳化物。根据成分计算各钢种KF值,其在Kaltenhauser相图的位置基本与实际相符。弯曲试验表明只有KF小于一定程度的T4003钢具有良好的焊接性能,这不仅与低含量的C、N有关,更重要是由奥氏体元素Mn、Ni诱导HTHAZ中产生大量低碳马氏体,从而阻碍铁素体晶粒长大所致。     

坡口角度对TCS不锈钢焊接接头组织及力学性能的影响

TCS不锈钢是国内新开发的铁路车辆专用经济型铁素体不锈钢,其焊接工艺对接头的力学性能有较大影响.针对TCS不锈钢的焊接特点,通过金相分析及力学性能试验,研究了坡口角度对其焊接接头显微组织及力学性能的影响.结果表明,接头焊缝组织为奥氏体 马氏体 δ铁素体,热影响区组织为马氏体 铁素体,随着坡口角度的增大,焊接热循环区的晶粒度变化不大,接头低温冲击韧度有所提高.     

工艺参数对4003铁素体不锈钢等离子+TIG复合焊焊缝晶粒尺寸及力学性能的影响

通过金相分析、室温拉伸以及维氏硬度测试等对4003铁素体不锈钢的等离子+TIG复合焊焊缝晶粒尺寸及力学性能等进行了研究。试验结果表明:4003铁素体不锈钢的等离子+TIG复合焊接能够得到成形良好的焊缝。热输入在1.12~1.26 kJ/mm时,热输入越低焊缝晶粒尺寸越小,最小的平均晶粒尺寸为28.7μm。等离子气流量为4.0 L/min时可以获得相对细小的晶粒。适当加快焊缝焊后冷却速度也能够起到细化晶粒尺寸的作用。不同的工艺参数下焊接接头拉伸试样均断裂在母材处,表明等离子+TIG复合焊能得到较高性能的焊缝。焊接接头焊缝区的硬度最高,热影响区次之,母材最低。     

TCS不锈钢复合热源焊接热影响区晶粒长大的预测

根据等温条件下的铁索体晶粒长大公式,推导出了焊接热影响区(HAZ)铁索体晶粒长大的动力学方程,并结合焊接热循环的数值分析结果对TCS不锈钢热影响区晶粒长大进行了预测.在此基础上,对复合焊新型焊接工艺条件下TCS不锈钢HAZ的晶粒长大情况进行了数值计算,得到了3种工艺参数下TCS不锈钢复合焊HAZ内的晶粒尺寸.基于TCS不锈钢复合焊接接头的金相图片,测量了HAZ内的平均晶粒尺寸,对数值模拟结果进行了验证.初步讨论了晶粒尺寸随热循环温度的长大情况和热循环温度差异对晶粒长大的影响规律.     

FSS/ASS厚壁异种钢“TIG冷焊 + UNGW”组合焊的接头组织与力学性能

为了有效解决铁素体不锈钢的焊接热影响区晶粒易粗化问题，以及奥氏体不锈钢焊接时在接头部分熔合区及其附近热影响区内因易形成蠕虫状δ铁素体而显著降低该区域耐腐蚀性的问题，提出了“TIG冷焊 + UNGW”的组合焊接工艺，并进行了1Cr17/1Cr18Ni9Ti厚壁异种不锈钢的焊接，同时对所得接头的显微组织、力学性能及耐腐蚀性进行了测试与分析. 结果表明，组合焊接头的1Cr17母材热影响区晶粒未发生粗化，并且1Cr18Ni9Ti母材部分熔合区及其附近热影响区内未形成蠕虫状δ铁素体；组合焊接头的抗拉强度优于1Cr17母材，并且1Cr17母材热影响区的冲击吸收能量与1Cr17母材相当；组合焊接头的熔敷层、1Cr18Ni9Ti母材、1Cr17母材、UNGW焊缝区及完整接头的耐腐蚀性呈依次下降的趋势.     

Effect of Al-Si coating layer on the penetration and microstructures of ferritic stainless steel, 409L GTA welds

In this study, commercial 409L ferritic stainless steels and Al-8 wt% Si alloy-coated 409L ferritic stainless steels were subjected to gas tungsten arc welding and the effect of the coated layer on the penetration properties and microstructure were investigated. Full penetration was obtained with a welding current greater than 90 A and a welding speed lower than 0.52 m/min. At the full penetration condition, the bead width of Al-8 wt% Si alloy-coated 409L ferritic stainless steels was narrower than that of commercial 409L ferritic stainless steels. In these samples, a narrow and deep weld pool was considered to have formed under gas tungsten arc welding due to Marangoni convection with existing oxides in the Al-Si coating layer. The grain size of both materials was the largest in the fusion zone and decreased from near the heat-affected zone to the base metal. Especially, the grain size of the heat affected zone and the fusion zone of Al-8 wt% Si alloy-coated 409L ferritic stainless steels were small compared to those of commercial 409L ferritic stainless steels. The hardness was maximized in the fusion zone and decreased from the bond line to the base metal. The maximum hardness in the fusion zone was attributed to the re-precipitation of the TiN and Ti(C, N), which were present in the base metal with the finer grain size during the melting and solidification processes. However, the maximum hardness of Al-8 wt% Si alloy-coated 409L ferritic stainless steels was relatively high due to the formation of oxides such as Al₂O₃ and SiO₂ that originated from the dissolved elements from the coating layer.     

热输入对T4003/Q450NQR1异种钢焊接接头组织及性能的影响

采用奥氏体焊材ER309LSi-G焊丝对T4003铁素体不锈钢与Q450NQR1耐候钢异种钢进行两种不同焊接热输入的MAG焊接,通过显微组织和力学性能等试验,对两种焊接接头性能进行研究。结果表明:两种焊接接头均未发现缺陷,焊接接头性能较好。与0.82 kJ/mm热输入比较,0.62 kJ/mm热输入下的焊接接头冲击韧性及硬度较好,熔合线较窄,晶粒度较为细小,拉伸数值较高,更加适用于T4003铁素体不锈钢与Q450NQR1耐候钢异种钢焊接。     

00Cr16Sn超纯铁素体不锈钢焊接接头腐蚀性能

采用脉冲钨极氩弧焊工艺,对含锡超纯铁素体不锈钢母材和焊缝的腐蚀性能进行研究.结果表明,焊缝能够获得与母材相当的耐腐蚀性能.含锡超纯铁素体不锈钢通过添加双稳定元素Ti和Nb,形成第二相Ti(C,N)和Nb(C,N),即使在焊接热循环的作用下,未熔解的Ti(C,N)和Nb(C,N)仍然起到细化铁素体晶粒和第二相强化的作用;添加微合金元素Sn,使得冷轧态的母材和焊接接头的耐腐蚀性能均得以提高,并且在焊接接头组织中的锡与Ti(C,N)和Nb(C,N)在晶界形成偏聚的竞争机制,从而得到耐腐蚀性能与母材相当的焊缝组织.     

矿石车用Nirosta4003不锈钢的焊接工艺

通过对新型铁素体不锈钢Nirosta4003进行常规焊接工艺试验,了解了该种材料的焊接性,针对供货厂家提供的焊接材料,进行了对比焊接工艺试验,确定了匹配的焊接材料与合适的焊接工艺参数,制定出合理的焊接工艺方案,保证了产品的制造质量.该材料已成功地应用于出口澳大利亚力拓公司矿石车的生产.     

Influence of welding consumables on high cycle fatigue life of flux cored Arc welded high strength,quenched and tempered steel joints

Quenched and tempered (Q&T) steels are prone to hydrogen induced cracking after welding. Austenitic stainless steel (ASS) welding consumables are traditionally used for welding of high hardness, Q&T steels as they have higher solubility for hydrogen in the austenitic phase. The use of stainless steel consumables for a non stainless steel base metal is not economical. Hence, in the present work, an attempt was made to explore alternate consumables for welding Q&T steels. Flux cored arc welding process was used to fabricate the joints using austenitic stainless steel and low hydrogen ferritic steel consumables. The joints fabricated using low hydrogen ferritic steel consumables exhibited superior fatigue performances than the joints fabricated using ASS consumables.     

时效处理对铝锂合金电子束焊接头耐蚀性能的影响

对铝锂合金电子束焊接头进行焊后热处理,研究了时效处理前后接头各区域的晶间腐蚀、剥蚀和电化学腐蚀行为。结果表明,接头经过时效处理后,焊缝晶界析出的T1(Al_2CuLi)相数量增加,并且形成了明显的晶界无沉淀带(Precipitate Free Zone,PFZ)。焊态下接头未出现晶间腐蚀,热影响区和母材区均出现了孔蚀;焊后时效处理增大了接头的晶间腐蚀倾向,热影响区同时发生了孔蚀和晶间腐蚀,母材区出现了严重的晶间腐蚀。焊态下焊缝和热影响区均具有优异的抗剥蚀能力,母材区对剥蚀的敏感性较高;焊后时效处理可提高接头母材区的抗剥蚀能力,但会增大热影响区的剥蚀敏感性。电化学腐蚀测试表明,与时效后的接头焊缝相比,焊态下焊缝的自腐蚀电位较高,腐蚀电流密度小,具有相对较好的耐蚀性。     

GMAW-P工艺参数对TCS345不锈钢焊接接头缺口冲击韧度的影响

以TCS345铁素体不锈钢名义熔合线处的缺口冲击韧度为研究对象,采用一次回归正交试验,考察脉冲熔化极气体保护焊(pulse gas metal arc welding简称GMAW-P)脉冲工艺参数对名义熔合线处缺口冲击韧度的影响,分析脉冲电流、脉冲时间、脉冲频率、焊接速度及其交互作用对焊接接头名义熔合线缺口冲击韧度的影响规律.结果表明,TCS不锈钢焊接热影响区的组织为铁素体+马氏体.运用MATLAB优化函数对焊接工艺参数进行优化,优化结果为脉冲电流450A、脉冲时间2.3ms、脉冲频率250Hz、焊接速度500mm/min.