大线能量焊接埋弧焊丝熔敷金属组织和性能研究

设计了不同Ti和B元素添加量的Mn-Ni-Ti-B系大线能量焊接用埋弧焊焊丝,并与SJ101焊剂匹配后进行埋弧焊熔敷金属试验。对熔敷金属的化学成分、力学性能和显微组织进行了检验,用扫描电镜观察其断口形貌,分析了Ti和B元素对焊接熔敷金属冲击韧性的作用。结果表明,设计的焊丝在大线能量焊接下的熔敷金属具有较高的强度和优良的低温冲击韧性;熔敷金属组织主要是由针状铁素体和先共析铁素体组成,不同的Ti和B元素添加量对熔敷金属中针状铁素体和先共析铁素体含量产生一定影响。     

埋弧焊剂含水率与熔敷金属扩散氢关系研究

埋弧焊熔敷金属扩散氢的含量对焊缝质量有较大影响,其含量多少主要取决于焊剂中的含水率多少.通过控制焊剂含水率的方式控制熔敷金属扩散氢含量,可有效提高焊缝质量.选取某进口焊剂为研究对象,采用卡尔费休法测定焊剂含水率,采用热提取法测定扩散氢含量,建立熔敷金属扩散氢与焊剂含水率之间的关系曲线,有效地为焊管生产过程中的焊剂质量管控提供了技术支撑.     

新型埋弧焊烧结焊剂的研制

研究了各种成分对MgO CaF2 Al2O3 MnO渣系焊剂焊接工艺性能和熔敷金属中扩散氢含量影响的规律,并在此基础上研制出了一种碱度BⅡW为2 3、脱渣性良好、焊缝成形美观、熔敷金属中扩散氢含量达到低氢水平、与合适的焊丝配合适于焊接有-20℃低温冲击韧度要求、且抗拉强度达到650MPa级的低合金钢埋弧焊焊剂。     

高碱度烧结焊剂的初步研究——碱度、强度和熔敷金属的扩散氢含量

随着低合金高强度钢的广泛应用,获得高韧性焊缝的难度越来越大。提高埋弧焊焊剂的碱度被证明是有效措施之一,但随之会使焊缝中的扩散氢含量增高,导致由氢而引起的冷裂纹倾向增大。因此,研制高碱度而含氢量低的非熔炼型焊剂,是高强度钢和对低温韧性要求高的钢焊接发展的需要。我们研究出了几种碱度(B)在1.5～2.5范围内的焊剂,其焊剂的化学成份为:CaO MgO BaO=40～60％,CaF_2=15～30％,Al_2O_3 TiO_2=20～40％,MnO=0～20％,K_2O Na_2O=3～7％,SiO_2=8～15％,其它≤10％,其熔敷金属扩散氢含量小于2ml/100g。这种高碱度烧结焊剂具有焊接工艺性能良好、碱度高、强度足够和氢含量低的特点,适用高强度钢和对低温韧性要求高的钢的焊接。     

硼钛微合金化对埋弧焊熔敷金属韧性的影响

本文研究了微量硼、钛对埋弧焊熔敷金属组织和韧性的影响,并对硼、钛作用的机理进行了分析。结果表明:通过还原焊剂中的B_2O_3和TiO_2向熔敷金属中过渡0.0060～0.010％硼和0.030～0.035％钛,可以获得均匀、细小的针状铁素体组织,从而改善低温韧性。TiO是诱发针状铁素体形核的有效形核剂。硼的分布和状态分析表明,一定数量的固溶硼存在于奥氏体晶界附近,可以减小晶界先共析铁素体的宽度,并细化晶界铁素体晶粒。     

690 MPa级ULCB熔敷金属组织与强韧化规律

 采用传统的高强钢焊接材料焊接690 MPa级低碳铜沉淀强化钢时,仍需严格控制热输入、预热温度、层间温度,这使得低碳铜沉淀强化钢的优良性能和可节约生产成本的优势得不到很好地发挥。通过采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)等表征方法,研究了不同质量分数的Si/Mn/Ni配比对690 MPa级超低碳贝氏体(ULCB)熔敷金属的组织及强韧性能的影响,为690 MPa级低碳铜沉淀强化钢配套的焊接材料的工程化应用提供一定的技术支持和积累。结果表明,690 MPa级超低碳贝氏体(ULCB)熔敷金属组织主要由板条贝氏体、粒状贝氏体和针状铁素体组成。当Si质量分数为0.16%、Mn质量分数为1.46%时,熔敷金属组织细化,冲击韧性得以提升,但Si含量过低易使贝氏体铁素体呈块状,导致韧性提升有限。而当Si质量分数为0.29%、Mn质量分数为1.02%时,Ni含量增加,贝氏体铁素体板条呈细长条状,显微组织相互交错分布,使熔敷金属冲击韧性显著改善。相变位错强化受贝氏体开始转变温度(B_s)影响,这是影响ULCB熔敷金属强度的主要原因。ULCB熔敷金属中夹杂物主要分布在贝氏体铁素体的板条亚结构间,少量成为针状铁素体的形核质点,促进针状铁素体形核,因此,对熔敷金属中的夹杂物进行控制,可进一步发挥超低碳贝氏体熔敷金属的潜力,提高其韧性。     

铌对9%Ni钢焊条熔敷金属组织和性能的影响

 研制9%Ni钢焊条的难点在于满足熔敷金属强度和塑性指标的前提下提高其低温韧性。本文在9%Ni钢焊条熔敷金属力学性能分析的基础上,采用彩色金相分析、扫描电镜分析、X射线衍射分析技术研究了Nb对9%Ni钢焊条熔敷金属组织和性能的影响。试验结果表明,熔敷金属中Nb的加入,形成了共格有序的金属间化合物γ'相(Ni3Nb)作为强化相,使熔敷金属得到有效的强化,但当Nb含量过高时,会形成是脆性的金属间化合物Laves相,导致熔敷金属低温韧性下降。Nb含量较低时,随着Nb含量的增加,熔敷金属强度和塑性显著提高,同时低温韧性下降很少。当Nb含量达到3.5(wt%)时,熔敷金属的强度和塑性继续提高,但低温韧性指标明显下降。     

HQ70钢用埋弧焊丝的研制

本文论述了70kg/mm~2级埋弧焊焊丝的设计与研究情况,提出了采用250G 焊剂匹配的可行性。着重研究了焊丝中 Mn/Si 与 Mn、Ni 合金含量不同时对熔敷金属强度、韧性的影响。     

含Ti炉渣焊剂的试制

用含Ti炉渣作主要原料试制成功焊接工艺性能、熔敷金属机械性能良好的粘结焊剂,为攀枝花资源的综合利用提供了一条新的途径。     

铌对9%Ni钢用镍基焊条熔敷金属组织和性能的影响

研制9%Ni钢用镍基焊条的难点在于满足熔敷金属强度和塑性指标的前提下提高其低温韧性.在力学性能分析的基础上,采用彩色金相分析、扫描电镜及能谱分析、X射线衍射分析技术研究了铌对9%Ni钢用镍基焊条熔敷金属组织和性能的影响.试验结果表明,熔敷金属中铌的加入能明显提高其强度和塑性.但铌的质量分数达到3.5%后,虽然熔敷金属的强度进一步提高,但形成了脆性的金属间化合物Laves相,导致熔敷金属低温韧性下降.     

420 MPa级耐候桥梁钢用焊材熔敷金属强韧化规律

 为了研发与420 MPa级耐候桥梁钢综合性能相匹配的焊材,研究了3种不同质量分数硅、锰的熔敷金属的组织和性能变化规律。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电化学测量等手段全面分析了硅、锰质量分数对熔敷金属强韧化规律和耐蚀性的影响。结果表明,当熔敷金属中硅质量分数为0.32%时,锰质量分数从1.34%减至1.05%,抗拉强度降低5%,冲击韧性提升40%;锰质量分数为1.05%时,硅质量分数从0.34%减至0.20%,抗拉强度降低2%,冲击韧性提升24%。冲击韧性的提升归因于柱状晶区和再热粗晶区内的先共析铁素体(含侧板条铁素体)占比减少,针状铁素体增加,M-A组元尺寸减小,从而裂纹扩展路径更加曲折,裂纹扩展功增加。同时,各熔敷金属与试验用耐候桥梁钢自腐蚀电位差均小于20 mV。由此,实现了强韧性、耐蚀性与试验用钢相匹配。     

Effects of Alloy Element and Microstructure on Corrosion Resistant Property of Deposited Metals of Weathering Steel

Alloy element and microstructure are key factors that dominate mechanical and corrosion resistant properties of weathering steel.The effect of Mo on microstructure,mechanical properties and corrosion resistant property of depos-ited metal was investigated.Experimental results show that with the increase of Mo content in deposited metals,the phase transformation temperature decreases,and the ferrite zone in CCT diagram moves rightward,resulting in en-larged bainite zone and reduced ferrite and pearlite zone.The addition of 0?24 mass% Mo in deposited metal results in the increase of tensile strength,more M-A constituent and less high angle grain which reduce the low temperature toughness.It is found that Mo can raise the weathering resistance of deposited metal in industrial atmosphere.Analy-sis indicates that Mo may enrich in the inner rust layer,produce MoO3 ,enhance the formation of compact rust film and impede the anode dissolution reaction.Granular bainite in deposited metals displays better corrosion resistance than acicular ferrite during the initial corrosion stage,but its long-term influence on the corrosion resistance is limited.     

Effects of B and Cu Addition and Cooling Rate on Microstructure and Mechanical Properties in Low-Carbon, High-Strength Bainitic Steels

The effects of B and Cu addition and cooling rate on microstructure and mechanical properties of low-carbon, high-strength bainitic steels were investigated in this study. The steel specimens were composed mostly of bainitic ferrite, together with small amounts of acicular ferrite, granular bainite, and martensite. The yield and tensile strengths of all the specimens were higher than 1000?MPa and 1150?MPa, respectively, whereas the upper shelf energy was higher than 160?J and energy transition temperature was lower than 208?K (?C65?°C) in most specimens. The slow-cooled specimens tended to have the lower strengths, higher elongation, and lower energy transition temperature than the fast-cooled specimens. The Charpy notch toughness was improved with increasing volume fraction of acicular ferrite because acicular ferrites favorably worked for Charpy notch toughness even when other low-toughness microstructures such as bainitic ferrite and martensite were mixed together. To develop high-strength bainitic steels with an excellent combination of strength and toughness, the formation of bainitic microstructures mixed with acicular ferrite was needed, and the formation of granular bainite was prevented.     

Analysis Microstructure of Weld Metal for HQ130+QJ63 High Strength Steel

Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ ,ｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆｈｉｇｈｅｒｗｅｌｄｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｉｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌ.Ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｗｅｌｄｍｅｔａｌｓａｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｕｓｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｗｅｌｄｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ,ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｆｏｒｌｏｗａｌｌｏｙｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌｗｈｏｓｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈσｂ ≥ 10 0 0ＭＰａ ,ａｎｄ…     

Effect of Basicity and Alumina-Silica Ratio on Formation of Silico-Ferrite of Calcium and Aluminum

 Abstract： Baivumebo iron ore is special magnetite containing fluorine, kalium and sodium elements, and the main raw material for ironmaking of Baotou Iron and Steel (Group) Co. The effects of basicity and ratio of Al2O3 to SiO2 (A/S) on the formation of silico-ferrite of calcium and aluminium (SFCA) in Baivumebo low silica sinters were studied by means of mini-sintering, XPF-500 optical mineralogical microscope and CSS-88000 electronic universal testing machine. The results show that it is beneficial to the formation of complex calcium ferrite to enhance the basicity of Baivumebo low silica sinters. The acicular SFCA-I was increased with the enhancing basicity and reached the peak at basicity 28, then the columnar or platy SFCA formed and the bonding strength decreased. Alumina is beneficial to the formation of acicular complex calcium ferrite in Baivumebo low silica sinters. But the residual unfused Al2O3 reagent came into being when A/S was 035, while complex calcium ferrite still remained to be acicular. There is a common rule about mineralogy components affected by basicity and ratio of A/S, that is, SFCA is increasing accompanied with hematite and porosity reduced, but the content of glass phase is stable.     

冷却速率对Ti-Zr处理钢针状铁素体转变的影响

 大线能量焊接技术在低合金钢中的广泛使用降低了低合金钢的低温韧性,向低合金钢中添加适量的钛、锆元素可以促进针状铁素体形核,细化晶粒组织从而提高低合金钢的低温韧性。为了研究Ti-Zr处理钢中针状铁素体转变机理,使用25 kg真空感应炉中熔炼试验所需钢种,向低合金钢中添加了0.04%钛元素和0.014%锆元素;利用高温激光共聚焦显微镜原位观察了冷却速率对针状铁素体转变行为的变化;使用扫描电镜观察了Ti-Zr处理钢中的夹杂物成分和针状铁素体在夹杂物表面形核,使用光学显微镜观察不同冷速下的微观组织变化差异。试验发现,随着冷却速率从1增加至10 ℃/s,侧板铁素体的开始转变温度从770.2降低至632.4 ℃,针状铁素体的开始转变温度从731.5降低至612.6 ℃,针状铁素体的面积分数从47.91%增加至68.04%,针状铁素体与侧板铁素体的面积分数比值从1.34增加至3.54,针状铁素体与侧板铁素体的开始转变温度与结束转变温度差的比值从0.52增加至0.83,针状铁素体与侧板铁素体的面积分数之比与其转变温度区间之比存在正比例关系;不同冷却速率下,Ti-Zr处理钢中的主要夹杂物为ZrO₂-TiN-MnS,并且ZrO₂-TiN-MnS夹杂物可以有效促进针状铁素体形核;一方面是因为生成的贫锰区增加了铁素体转变驱动功;另一方面是因为ZrO₂-TiN-MnS夹杂物与铁素体有良好的晶格匹配关系降低了针状铁素体在夹杂物表面形核的界面能。     

低合金高强钢针状铁素体组织特征和形成机理

针状铁素体是一种具有大角度晶界、高位错密度的板条状中温转变组织,该组织能有效细化晶粒并具有良好的强韧性匹配.因此,通常在低合金高强度钢焊缝和粗晶区中,利用细小的夹杂物来诱导针状铁素体形成,形成有效晶粒尺寸细小的针状铁素体联锁组织或者针状铁素体和贝氏体的复合组织,使其具有良好的韧性.然而,相关研究对针状铁素体组织的形成机理和控制原理的解释并不十分清楚,对于针状铁素体的定义和理解也存在差异.总结了针状铁素体的本质、相变、形核、形态、晶体学取向关系、长大行为、细化机理和力学性能等方面的特征,归纳了奥氏体晶粒尺寸、转变温度、冷却速度、夹杂物类型和尺寸等对针状铁素体形成的影响,提出了针状铁素体组织形态和转变机理方面几个仍需深入研究的问题和方向.     

不同强度级别低合金钢焊缝金属的组织特征及其对韧性的影响

焊接区的微观组织是决定其力学性能的关键因素。为了改善低合金钢焊缝的冲击韧性,对500~1 000MPa级焊条的焊缝金属的化学组成、金相组织和力学性能进行了对比研究。采用金相显微镜和透射电子显微镜对不同强度级别的低合金钢焊缝组织进行了观察和电子衍射分析,并进行了焊缝金属拉伸强度和冲击韧性测试。结果表明,随着焊条强度级别的增加,焊缝组织由先共析铁素体、针状铁素体加珠光体变成粒状贝氏体,最后变成贝氏体加马氏体组织;当焊缝组织为粒状贝氏体时其韧性最低。     

Ti对大线能量焊接焊缝组织和性能的影响

对不同Ti含量的气电立焊焊缝组织及力学性能进行了对比研究。结果表明,Ti的质量分数在0.028%~0.038%范围内时,焊缝中获得大量细小的针状铁素体,焊缝组织及低温韧性得以明显改善。当Ti过量时,焊缝中的针状铁素体减少,组织以贝氏体为主,低温韧性相应下降。焊缝组织中观察到块状和条状的M-A组元,随着焊缝Ti含量增加,其总量增加。焊缝夹杂物多为以氧化物为核心,外层包裹着MnS的复合夹杂物,并随夹杂物Ti含量的增加,由Mn-Si-Al-O型向Ti-Mn-Al-O型转变,有利于促进针状铁素体形成。而当焊缝中Ti过量时,主要夹杂物又转变为对针状铁素体形核无效的Ti-Al-O型,促进了贝氏体转变。