低合金高强钢的焊接工艺与组织性能研究

研究了焊接热输入对S700MC钢焊接接头宏观形貌、硬度、拉伸性能、冲击性能和冷弯性能的影响,优化了S700MC钢的连接工艺。结果表明, 4种焊接工艺下焊接接头都成形良好,不同焊接道次的各区域都没有发现焊接缺陷;随着焊接热输入从焊接工艺Ⅰ增加至焊接工艺Ⅳ,焊缝区宽度和焊缝区两侧软化区宽度都有所增加,焊接接头抗拉强度与母材抗拉强度比从99.17%减小至92.57%,而强塑积则先增后减,在焊接热输入为18.24 KJ/cm时取得最大值,且4种焊接工艺下焊接接头的拉伸断裂位置都处于热影响区。焊接接头的-20℃冲击功随着焊接热输入增加而先增大后减小,在焊接热输入为18.24 KJ/cm时取得最大值。焊接线能量为18.24KJ/cm时, S700MC钢焊接接头具有最佳的综合力学性能,可为作为钢结构适宜的焊接工艺。     

焊接速度对双相钢激光焊接接头组织和性能的影响

为提高汽车车身用双相钢(DP钢)激光焊接构件在动态载荷下应用的可靠性,研究焊接速度对1.4 mm厚DP780钢脉冲激光焊接接头组织和不同应变速率下拉伸性能的影响规律.结果表明,不同激光焊接速度下DP780钢接头均存在熔合区硬化和外侧热影响区软化现象,随焊接速度增加,接头的软化程度降低.接头的强度随应变速率增加而增加,抗拉强度和断裂延伸率随焊接速度增加呈先增加后减少的趋势.当焊接速度为400 mm/min时,接头表面成形性好、熔深和熔宽适中、无焊接缺陷、外侧热影响区软化程度最低(软化率为9%),熔合区硬度适中,接头整体强度和塑性指标达到最佳值.     

不等厚DP600与IF钢激光拼焊工艺和接头组织性能

针对DP600双相钢与无间隙原子钢(IF钢)的激光拼焊工艺,实验研究了不同工艺参数对焊缝形貌与尺寸的影响,测试分析了接头微观组织以及焊缝区各类组织、接头的显微硬度和拉伸性能.结果表明:较高激光功率与较低焊接速度组合易造成焊缝表面出现波动;激光功率和焊接速度对束腰形和漏斗形焊缝的宽度有不同影响趋势;焊缝组织由大部分多形态的铁素体和小部分多形态的贝氏体组成,焊缝硬度介于DP600钢侧热影响区和IF钢侧热影响区之间;接头拉伸试样均断裂在IF钢母材,接头的抗拉强度和断后延伸率约为IF钢母材的85%和61%.     

非等强焊接接头的屈服载荷

焊接接头热影响区软化是TMCP钢不可避免的问题.为分析这种接头的承载能力,利用滑移线场的变形机制,考虑焊缝和热影响区的强度相对于母材的变化,以及它们的宽度相对于板厚的变化,给出了包含有焊缝、热影响区和母材的拉伸试样屈服载荷的计算方法.计算结果表明,热影响区的硬化或软化及其宽度对接头屈服载荷有直接的影响.热影响区软化的焊接接头承载能力可以通过提高焊缝强度来补偿.该分析方法适于TMCP钢焊接接头焊缝强度的初步设计.     

热影响区软化焊接接头流变行为及抗拉强度预测

细晶粒钢焊接接头热影响区晶粒粗化引起的屈服应力的局部下降，对接头承载能力的影响需要做出定量评价．用有限元分析方法发现，热影响区软化焊接接头的拉伸试样．在屈服后的流变过程中，与热影响区相邻的焊缝区和母材区的Mises等效应力升高，分布规律符合指数函数规律，而在热影响区则相应减小，这种变化满足力的平衡条件．在此基础上提出了预测强度不均匀接头抗拉强度的方法．其预测结果与有限元分析有很好的一致性，可用于热影响区软化焊接接头抗拉强度的预测和高匹配接头抗拉强度的设计．     

常用低合金钢焊接接头冲击疲劳寿命的试验研究

对常用低合金钢 16 MnR,15 MnVN 以及18 MnMoNb 钢及其焊接接头进行了小能量多次冲击对比试验,以分析焊接热循环对焊接接头多冲抗力(冲击疲劳寿命)的影响及变化规律。得出了不同冲击能量下,热影响区组织与焊接接头强度、塑性的规律关系。     

焊后热处理对6082-T6铝合金焊接接头组织和性能的影响

对6082-T6铝合金焊接接头进行固溶+时效和时效两种热处理，研究不同热处理制度对其组织和性能的影响。实验结果表明：未处理的6082-T6焊接接头抗拉强度为225 MPa，断裂位置位于热影响区，接头硬度最低值均在热影响区；经时效处理后的6082-T6焊接接头处强化相分布更加均匀，焊缝区组织无明显变化，熔合区和热影响区组织轻微细化，抗拉强度为264 MPa，断裂位置仍在热影响区，接头硬度最低值均在热影响区；经固溶+时效处理后的6082-T6焊接接头处重新析出细小的强化相，熔合区和热影响区组织有明显的细化，抗拉强度提高到302 MPa，断裂发生在焊缝区，硬度值明显高于未处理6082-T6焊接接头的，硬度最低值位于焊缝区。     

厚规格汽车轮辐用钢的焊接性能

为了研究含Nb微合金控轧控冷厚规格汽车轮辐用钢的焊后组织、性能、冷裂纹敏感性及微合金元素对焊接性能的影响,采用理论计算评定试验钢的冷裂敏感性和淬硬倾向;利用直流氩弧工艺,模拟车轮厂焊接工艺参数,对钢板进行焊接.利用光学显微镜和电子显微镜研究试验钢板焊后接头的微观组织结构;并对接头的力学性能进行研究.试验结果表明,厚规格汽车轮辐钢的热影响区(HAZ)冷裂倾向小;微合金元素Nb的加入提高了焊接热影响区性能;焊接后各部位组织、性能未发生明显改变.可得出结论:厚规格汽车轮辐钢的焊接性能较好.     

焊接热输入对镁合金与镀铜钢冷金属过渡焊接接头性能和缺陷影响

利用冷金属过渡焊(CMT)对镁合金和镀铜钢异种金属进行焊接,填充材料选择AZ31镁合金焊丝,对焊接接头的显微组织进行检测,分析焊接接头的性能和缺陷。实验结果表明:Cu元素对镁合金在钢表面的润湿铺展起到良好的促进作用,焊接热输入影响Cu元素对镁/钢表面的润湿铺展效果。焊接接头产生富铜区,易产生裂纹,降低了焊接接头强度。经过拉伸测试,在焊接热输入为212. 2 J/mm时,焊接接头强度达到最大值3. 99 k N,但在焊接热输入达到254. 6 J/mm时,焊接强度反而降低,这是由于钎焊区生成了大量的中间层脆性化合物。焊接接头组织中检测到气孔、夹渣和裂纹等焊接缺陷的存在,这与母材表面的氧化膜和焊缝内应力有关。     

DP980超高强钢激光焊接接头组织及性能研究

利用Nd:YAG固体激光器对DP980超高强钢进行激光对接焊接,通过硬度测试、拉伸试验研究DP980超高强钢激光焊接接头力学性能的变化,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等观察显微组织的转变.结果表明:DP980超高强钢经过激光焊接,焊接接头分为焊缝金属区、完全相变区、不完全相变区、回火区和母材区.焊后焊缝金属区和完全相变区为马氏体组织,硬度较高;焊接接头软化现象发生在不完全相变区和回火区:不完全相变区马氏体发生相变使得铁素体含量增加;回火区组织发生回火,马氏体析出碳化物,导致软化.在力学性能方面,焊接接头抗拉强度略有降低,延伸率下降明显,软化区的存在导致在拉伸试验时焊接接头的不均匀变形,造成了其塑性明显下降;拉伸试样的断裂发生在焊接接头热影响区,断口观察发现存在有大小不等、深浅不一的韧窝,属于塑性断裂.     

焊接热循环参数对大线能量焊接用钢EH40热影响区组织和性能的影响

利用热模拟技术及光学显微镜、透射电镜研究了焊接热循环参数对大线能量焊接用船板钢热影响区组织和性能的影响.发现模拟焊接热影响区组织主要由粒状贝氏体、铁素体和珠光体组成,且随着峰值温度和冷却时间的变化,热影响区的组织发生较大的变化;热影响区的冲击韧性总体水平较高,均在200 J以上,冲击韧性并不随着峰值温度和冷却时间的增加而单调变化;热影响区M-A岛的数量、尺寸、分布和形态影响热影响区的韧性.     

X70管线钢焊接接头组织及其海水腐蚀规律

对X70管线钢现场实际焊接工艺下的焊接接头,采用显微镜、电化学方法及失重法等方法和手段对母材、焊缝、热影响区进行了显微组织分析和在海水中的极化曲线、腐蚀速率的测试,研究焊接接头在模拟海水环境中的腐蚀性能。研究表明,X70管线钢焊接接头各区域组织不均匀,实验室模拟海水环境下的电化学行为、腐蚀速率存在明显差异;在海水腐蚀过程中腐蚀电位和腐蚀速率会发生变化,热影响区（HAZ）与母材及焊缝形成电偶腐蚀,接头腐蚀以点蚀为主。     

低活化马氏体钢的TIG焊接试验研究

采钨极氩弧焊（TIG）焊接方法对低活化马氏体（CLAM）钢进行初步焊接试验,并对焊接试样的宏观形貌和微观结构进行观察分析,同时也对焊接试样的硬度进行了测试。结果显示,CLAM钢的焊接性能不太好,存在明显没有焊好的缝隙;焊缝的硬度大大高于热影响区和母材,热影响区的硬度最低。焊缝的显微组织是尺寸较大的板条马氏体,母材是尺寸较小的马氏体结构,热影响区的显微组织主要为等轴晶。     

拘束多层焊15CrMoV钢各焊层近缝区精细结构与韧性的对应关系

本文借助于透射电镜和电子衍射分析手段,研究了15CrMoV钢在拘束多层焊条件下,各焊层近缝区粒状贝氏体精细结构与韧性的对应关系。研究结果表明:随着焊层数增大,(M—A)组织的精细结构发生本质性的变化,由高碳的孪晶马氏体向低碳的位错马氏体转化;铁素体基体的精细结构,由单纯的高密度位错特征逐渐转化到其上再弥散分布着极细的V_4C_3析出相。与此相对应,该近缝区随着焊层数增大韧性依次提高。     

焊后多次正火对超细晶粒钢热影响区组织与硬度的影响

为研究400 MPa级超细晶粒钢焊接接头热影响区粗晶区的晶粒细化行为,对其空冷与水冷接头均进行了3次焊后正火热处理.组织观察表明:第1次正火后粗晶区晶粒明显细化,但细晶区和母材区的晶粒均比正火前的稍微粗大,第2次与第3次正火并不能进一步细化晶粒;冷却条件对热影响区组织的影响并不十分显著.显微硬度测试表明:第1次正火使接头硬度大幅度降低,甚至低于母材的原始硬度,后续正火对硬度的影响较小;在所有试样中,仅水冷接头第1次正火后的热影响区硬度与原始母材及母材区的硬度接近.由于焊后多次正火并不能使热影响区晶粒进一步细化,反而使其有粗化与软化的趋势,故应避免焊后多次正火处理.     

热输入对Q460钢焊接接头组织及拉伸变形行为的影响

以Q460钢为对象，研究了埋弧焊热输入对其接头组织及其拉伸变形行为的作用规律与机理.结果表明:接头HAZ宽度随热输入增加而增大，同时FZ柱状晶比例也增加，FZ靠近熔合线的组织明显细化，且FZ的软化得到改善.热输入对接头整体强度无明显影响，而断裂延伸率呈增加趋势.19.0kJ/cm下焊接接头FZ与HAZ界面的变形不协调，导致过早发生断裂.随热输入的增加，FZ组织细化，缓解了FZ与HAZ界面硬度差，提高了接头的塑性变形能力，拉伸断裂位置由FZ转移至BM.     

焊接HAZ微区转变及晶粒长大规律研究

采用不同热输入对12mm SS400超细晶钢进行焊接,并对焊接接头过热区、正火区及不完全正火区晶粒长大程度与组织变化情况进行分析.结合有限元数值模拟的方法研究焊接热影响区及各子区宽度、组织、硬度随热输入的变化规律,得出焊接热输入与HAZ宽度关系曲线符合Boltzmann平衡态理论.试验结果表明,热输入为9.6~22kJ/cm进行焊接时,HAZ及各子区宽度变化较小;当热输入大于22kJ/cm时,HAZ宽度随热输入的增加而增加,尤其正火区宽度大幅增长.同时,过热区组织随着热输入增加片状贝氏体减少,逐步形成粗大的魏氏组织.接头硬度峰值逐渐升高,局部软化区逐渐扩大.在大热输入焊接时,焊接预热可有效抑制热影响区宽度发展.     

低焊接裂纹敏感性钢焊接接头组织及微观力学性能

采用埋弧自动焊接方法焊接高强度低焊接裂纹敏感性钢板,并对其焊接接头进行显微组织观察、维氏显微硬度和纳米压痕检测.结果表明:粗晶热影响区的显微组织以粗大粒状贝氏体为主,由于该区的精细结构中含有大量纳米级析出相,且位错密度较高,使得该区具有较高的维氏显微硬度和纳米硬度值;焊缝区和细晶热影响区的主要显微组织分别为针状铁素体+...     

基于人工神经网络的锌基合金熔化焊HAZ摩擦学性能预测

为建立锌基合金焊补修复后的焊接区性能与其磨损工况关系,以ZA12合金熔化焊热影响区(HAZ)组织模拟试样的磨损试验数据为样本,采用径向基函数网络,建立由ZA12合金HAZ磨损工况条件与其摩擦学性能的人工神经网络模型。试验结果表明,训练出的网络模型具有收敛快、精度高等优点,完全可用于锌基合金熔化焊HAZ摩擦学性能预测．