高强度低合金结构钢焊缝与母材的强度匹配研究

焊缝金属与母材的强度匹配系数是焊接接头力学性能非均匀参数之一，匹配方式不仅取决于焊缝金属和母材的名义强度，还取决于它们的分布形式和特征参数。试验和统计计算结果表明，12Ni3CrMoV钢和10Ni5CrMoV钢母材和焊缝金属的抗拉强度都服从正态分布。12Ni3CrMoV钢和其焊缝金属的强度匹配属于低强匹配，其低强、等强和超强匹配的概率分别为59.33%,37.03%和3.64%,低强匹配特征明显。10Ni5CrMoV钢和其焊缝金属的强度匹配属于等强匹配，其低强、等强和超强匹配概率分别为47%,48%和5%，其等强匹配分布比较明显。对应的两种钢的焊接接头，其超强匹配概率分别为3.64%和5%，在结构、焊接材料、工艺设计中值得注意。由于强度匹配系数的随机性，如何确定强度匹配系数，在什么范围内分别属于超强、等强、低强匹配，特别是等强匹配的界定方式应有别于低强和超强匹配，都是有特研究的问题。     

马氏体/珠光体异种耐热钢焊接接头蠕变失效数值模拟

采用有限元方法对马氏体/珠光体异种耐热钢接头在560℃条件下,外加轴向应力水平分别为100,120和140 MPa时界面附近的最大主应力、Von Mises等效应力进行了数值模拟,通过恒应力加速蠕变试验对模拟结果进行了验证.结果表明,对于低匹配接头,焊缝/低强母材界面附近最大主应力很高,蠕变孔洞易于在焊缝/低强母材界面处形成,随着外加应力水平的提高,焊缝/低强母材界面附近最大主应力升高较快,但VonMises等效应力较低,孔洞不易扩张.加速模拟试验后界面的蠕变损伤较轻,晶界仅存在少量分散蠕变孔洞,失效倾向较小.对于高匹配接头,焊缝/低强母材界面的最大主应力数值大,界面附近的Von Mises等效应力很高,孔洞易于形核、扩张.加速模拟运行后,高匹配接头中焊缝/12Cr1MoV界面的蠕变损伤及失效倾向大,发生了界面蠕变断裂.因此,对于马氏体/珠光体异种耐热钢接头,采用低匹配焊缝较高匹配合理.     

强度匹配对HG785钢焊接接头力学性能影响的研究

通过熔化极气体保护焊的方法,分别采用等强匹配和低强匹配焊丝对HG785钢进行对接焊,并对焊接接头拉伸、弯曲、冲击、硬度等力学性能进行了检测。结果表明,低强匹配接头抗拉强度在810 MPa左右,断裂位置均位于焊缝,接头背弯出现裂纹;等强匹配接头抗拉强度在840 MPa左右,断裂位置均位于HAZ,接头正弯、背弯均合格,接头塑性良好;低强匹配接头低温冲击韧性均优于等强匹配接头,随着试验温度降低,低强匹配接头焊缝冲击韧性降低速度小于等强匹配接头,说明采用低强匹配对于提高低温冲击韧性有利;低强匹配焊缝一定程度上减小了熔合线附近硬度的波动,使得焊缝和热影响区硬度趋于均匀分布,有利于降低接头应力集中。     

等强匹配焊接接头的特征及界定方法

运用蒙特卡洛方法对10Ni5CrMoV钢焊接接头强度匹配系数分布进行了研究,提出等强匹配焊接接头的界定方法.计算结果表明,10Ni5CrMoV钢焊接接头的等强匹配特征明显,等强匹配概率为48.11%,低强失配和超强失配概率分别为47.55%和4.34%;强度匹配系数均值偏下限,为0.955;由于母材强度数据的标准差比焊缝要大,约为1.54倍,从而使得强度匹配系数离散度较大;此外,焊接接头强度匹配系数小于0.86的概率为2.96%,可能会导致焊接接头产生冷裂纹.     

压痕应变法测量焊缝应力时的近似修正方法

压痕应变法作为近年来出现并已得到工程应用的一种新型残余应力测量技术,正在受到日益重视.目前通过应变增量计算残余应力的方法仍然是通过事先试验标定,测量超强或低强匹配焊缝中的残余应力时采用的仍然是母材的标定系数,因而会带来严重误差.首先对压痕周围物理变形场进行了相应分析,继而提出一种计算焊缝残余应力的近似修正方法,从而使焊缝应力的测量精度大大提高.     

800MPa级高强钢焊缝金属热处理组织与性能

在10Ni5CrMoV高强结构钢焊接中,为了获得良好的强韧性匹配,焊后需要进行热处理来改善焊缝金属的组织和性能.试验采用富氩气体保护焊焊接10Ni5CrMoV钢,分析了不同调质热处理工艺下焊缝组织、性能的变化规律.结果表明,焊缝金属焊态的组织主要是贝氏体、少量马氏体和残余奥氏体组织,调质热处理后焊缝组织主要为回火马氏体,随着回火温度的升高,焊缝中残余奥氏体减少,马氏体中碳化物析出长大并有球化趋势.调质态焊缝金属的强度随着回火温度的升高而逐渐降低,而韧性随着回火温度的升高而显著提高.     

为较高强度的结构钢选择焊接材料须考虑的两个因素

研究了焊缝金属相对宽度和焊缝金属强度对接头性能的影响。结果表明：随低强焊缝金属相对宽度变小,接头抗拉强度增大;焊缝金属相对宽度不大时,焊缝与母材实际等强的接头具有最优抗脆断性能,按实际等强原则选择焊接材料可提高焊接结构的可靠性,焊缝低强组配较超强组配合理。焊缝过分超强或过分低强均使接头抗脆断性能恶化。     

焊缝金属的强度匹配方式及其应用

本文介绍了焊缝金属强度匹配方式和类型,分析了焊缝金属强度匹配方式的工艺焊接性,列举了焊缝金属强度匹配应用实例。结果表明,焊缝的强度匹配方式有5种,拉伸试样断口部位各异。5种焊缝的强度匹配方式中,低强匹配和组合匹配方式的工艺焊接性得到改善,施工成本降低,接头的抗脆断性能能够控制;等韧性匹配的工艺焊接性取决于所用钢种和行业规定,施工条件较严格,成本较高,接头的抗脆断性能比较优良。14MnM oNbB钢低匹配专用焊条J506DP,可降低14MnMoNbB钢的临界预热温度50～70℃,改善了该钢的工艺焊接性;低匹配焊缝接头的强度已与母材等强,接头的安全性符合设计要求。组合匹配接头在综采支架立柱中应用表明,可使30MnNbXt钢在室温下焊接时不产生裂纹,而且在焊后状态下的使用性能完全符合产品技术条件要求。     

Mn/Ni/Mo配比对K65管线钢焊缝金属组织与力学性能的影响

以Mn-Ni-Mo-Ti-B为主要合金系,研制出适用于低温服役环境下的高强高韧管线钢埋弧焊丝,并应用于30.8 mm厚K65管线钢现场焊接实验.结果表明,焊缝金属屈服强度达到583~689 MPa,抗拉强度达到714~768 MPa,-40℃冲击功均在90 J以上,焊缝具有优异的强韧性匹配.焊丝直径为4.0 mm,适用于四丝双面埋弧焊,效率高,且热影响区(HAZ)低温韧性优异(-40℃冲击功100 J).采用OM,TEM和Le Pera方法对焊缝金属组织的观察表明,焊缝组织主要为精细的针状铁素体、少量的先共析晶界铁素体、侧板条铁素体和弥散分布的细小马氏体/奥氏体(M/A)岛状颗粒.焊缝金属中0.2%Mo可以有效抑制先共析晶界铁素体及侧板条铁素体的生成,晶粒细化作用显著.Mn和Ni的适量增加会促进针状铁素体的形成,显著提高焊缝金属低温韧性.但Mn,Ni配比不当而超过某个范围时将会导致马氏体或其它低温相变产物形成,削弱低温韧性.当K65焊缝金属中含(1.5%~2.0%)Mn,(0.9%~1.2%)Ni,(0.2%~0.25%)Mo时,可以使其具有高强度的同时低温冲击韧性优异,且在Mn与Ni配比含量不越过马氏体形成线(Ms线)的前提下,可以采用加Mn减Ni的方法配比其合金含量.     

含氧量对低合金钢焊缝组织和韧性的影响

综述了含氧量对低合金钢焊缝金属组织及韧性等的影响,随着含氧量的增加,相变开始温度向高温一侧移动;对于Mn-Si-Ti-B系的低、中强度焊缝而言,其组织由粗大的贝氏体变成针状铁素体,进而析出晶界铁素体,导致了韧性由低到高而后再降低的曲线变化.对高强度焊缝而言,随着焊缝金属含氧量的降低,呈现出韧性逐渐提高的趋势；对于低、中强度电渣焊而言,含氧量以控制在0.025％左右为宜,若焊缝中含氧量过低(如≤0.013 6％),会引起焊缝韧性明显下降.     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

Ab-initio calculation of enthalpies of formation of intermetallic compounds and enthalpies of mixing of solid solutions

A large number of ab-initio calculations of energies of formation of intermetallic compounds have been performed in the last 15 years. The currently used methods are listed. The paper presents a review of the aluminium based compounds which have been studied. Comparisons of calculated and experimental enthalpies of formation are provided for aluminim-3d and-4d transition metal alloys at equiatomic composition. The modelling of the enthalpies of mixing of solid solutions based on a given lattice is described.     

Features of formation of the structure in production of blanks of disks of heat-resistant nickel alloys

Conclusions To provide a high level of mechanical properties in wrought blanks of cast ÉP741NP and ÉP962 alloys it is necessary to form controlled structures. A necklace-type structure formed in homogenizing isostatic treatment, subsequent thermomechanical working including alternation of the operations of deformation in the (+)-area and recrystallization anneals, and final heat treatment is preferable. The temperature conditions of all stages of thermomechanical working are strictly controlled, especially the final operation of deformation and heating for hardening. To eliminate hardening cracks and distortions it is necessary to use molten salts at t=600°C as quenchants. The use of multiple production operations makes it possible to significantly reduce the structural inhomogeneity related to inhertance of the original dendritic structure. However, the structure of the final semifinished product is nevertheless characterized by a difference in occurrence of the processes of polygonization and recrystallization between the former dendritic cells and the interdendritic spaces in deformation and heat treatment.To obtain structurally homogeneous blanks for gas turbine engine parts it is necessary to use basically new methods of remelting such as vacuum double electrode remelting and electron beam remelting with an intermediate vessel.Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 12, pp. 25–29, December, 1991.