Hardox400耐磨板堆焊用药芯焊丝的研究北大核心

Hardox400耐磨板是集高强度、韧性,良好的可加工性以及高耐磨性于一身的国外优质进口钢板。从耐磨板的堆焊修复着手,通过对3个不同合金体系的4组药芯焊丝进行堆焊试验,对比观察各组堆焊焊缝成形效果和微观金相组织,并对堆焊层进行宏观洛氏硬度测试,最后优选出了一组最适合于Hardox400耐磨板修复用FeB-C-Nb-Ni系堆焊药芯焊丝,并对其进行磨粒磨损试验考察其耐磨性能。结果表明:该堆焊层硬度值为HRC60.1,堆焊焊缝成形美观、饱满,焊缝中形成的低碳马氏体为耐磨骨架,细小NbC,Fe●B硬质相弥散分布的组织能够与基体组织很好的熔合。堆焊层合金相对耐磨性为基体材料的5.2倍,具有比Hardox400耐磨板优异的耐磨性能。     

焊前热处理对440C不锈钢电子束焊接接头组织与性能的影响

研究了焊前退火和调质2种热处理工艺对440C不锈钢电子束焊接接头的组织和力学性能的影响,分析了2种状态下的组织演变规律、接头拉伸力学性能和硬度分布特点. 结果表明:2种热处理状态的板材经过电子束焊接后,焊缝成形良好,焊缝区域均为马氏体和残留奥氏体组织,呈现出非平衡凝固组织,碳及合金元素以固溶形式存在于马氏体及残余奥氏体中,焊缝区域硬度达到398 HV. 焊前经调质热处理后,母材基体由铁素体转变成回火马氏体和残余奥氏体混合组织,同时部分碳化物固溶在基体组织中,使基体组织硬度提高了60％. 与焊前退火态相比,焊前调质热处理板材经电子束焊接后,可使焊接接头抗拉强度提高20％,焊接热影响区硬度提高35％,但接头的塑性变形能力有所下降,断裂均发生在热影响区.     

大厚度TC4钛合金超窄间隙激光填丝焊接头组织性能研究

采用激光填丝焊接方法进行96 mm厚TC4钛合金板超窄间隙焊接,并对焊接接头进行了组织和性能分析。研究发现:焊缝整体呈钉形,没有出现气孔、裂纹及侧壁未熔合等焊接缺陷;焊缝区域主要由大量细长针状α’马氏体相互交织构成;焊接接头上中下3部分热影响区宽度、焊缝区域中α’马氏体板条宽度和位错密度呈递减趋势;焊接接头下部焊缝区域的α’马氏体晶界取向差在55°~65°的大角度晶界分布较中部和上部焊缝区域组织中略少一些;上中下3部分焊接接头中的焊缝区域显微硬度均明显高于热影响区和母材;沿壁厚方向焊接接头的抗拉强度与母材相当,焊接接头断裂位置均位于硬度值较高的焊缝处;最大局部应变出现在焊接接头下部中靠近母材的焊缝区域,局部应变值达到26.3%,而最小的局部应变值出现在焊接接头上部靠近母材的焊缝区,局部应变值约为14.5%。     

马氏体不锈钢耐磨焊条及其性能

马氏体不锈钢具有高强度、良好的耐磨损性能以及一定的耐腐蚀性能。研制了一种马氏体不锈钢耐磨焊条,在低碳钢Q235上进行堆焊试验,分析堆焊接头的组织转变,并研究堆焊合金的耐磨性能。结果表明,该焊条具有良好的焊接工艺性能,堆焊层金属与母材结合良好,未出现裂纹等缺陷;堆焊层组织为板条马氏体+碳氮化物+少量残余奥氏体;碳氮化物沿马氏体基体和晶界析出,呈弥散分布,起到细晶强化和析出强化的作用;与母材相比,堆焊层金属的硬度和耐磨损性能明显提高,其磨损机制主要为显微切削和塑性变形。     

CO_2激光焊接600MPa DP钢接头组织与性能

采用CO2激光对抗拉强度为600MPa,厚度1.4mm的DP钢进行焊接.研究焊接速度对焊缝外观和截面成形的影响、接头的组织特点、硬度、强度和成形能力.结果表明,激光功率相同,焊接速度较低时焊缝易产生气孔,焊接速度较高时易发生飞溅;焊接速度对焊缝熔深及熔宽也有影响.焊缝区组织主要由马氏体构成,从焊缝、焊接热影响区到母材,组织中马氏体含量下降,接头的最高硬度出现在焊缝或热影响区.在平行于焊缝方向,焊接接头的抗拉强度高于母材,垂直于焊缝方向,接头的抗拉强度与母材相当.由于焊缝出现马氏体组织,接头的塑性和韧性降低,板材的冲压成形能力下降.     

D256耐磨堆焊接头组织与性能

采用D256耐磨焊条在Q235A钢基体上进行堆焊,研究不同焊接电流下D256堆焊接头组织和性能的变化。试验结果表明:采用D256耐磨焊条堆焊时,焊缝组织为奥氏体和渗碳体,电流较小时,焊缝组织是过饱和奥氏体,随着电流的增大,奥氏体晶粒增大,合金元素溶入,焊缝的硬度与耐磨性均降低。电流增大到140 A时,焊缝中的奥氏体晶粒最大,合金充分溶入奥氏体中,使得焊缝的硬度和耐磨性最低。电流较小时,焊接接头过热区的组织主要是晶粒较粗大铁素体、珠光体和魏氏组织的混合物,电流增大,晶粒增大,在电流140 A时过热区为粗大且明显的魏氏组织。正火区为比母材细小的铁素体和珠光体,堆焊层未出现裂纹,熔合良好,堆焊接头焊缝与HAZ硬度均高于母材,在100 A电流下得到组织和耐磨性能优良的堆焊层。     

DP780双相钢电阻点焊接头组织及性能研究

对DP780双相钢在合理的工艺参数范围内进行电阻点焊,对点焊接头显微组织、力学性能以及断口形貌等进行了研究。结果表明,点焊接头由5个区域组成:母材区、回火区、不完全淬火区、完全淬火区和熔核区。母材区由铁素体基体和网状的马氏体组成;回火区由铁素体和回火马氏体组成;不完全淬火区由铁素体和块状的马氏体组成;完全淬火区的细晶区由较细小的等轴马氏体组成,而粗晶区由粗大的板条马氏体组成;熔核区的显微组织主要由粗大的板条状马氏体组成,呈柱状晶形态。拉剪试验表明,点焊接头的失效形式主要为熔核剥离。由硬度分布规律可知,在点焊接头热影响区出现了软化现象,主要原因是该区域出现了回火马氏体组织。     

钻杆接头耐磨带堆焊药芯焊丝的研究

研制一种Fe-B-Nb-Ni系钻杆耐磨带堆焊药芯焊丝,采用CO2气体保护堆焊方法,制备Fe-B-Nb-Ni耐磨堆焊合金,利用OM,SEM,XRD等方法对堆焊合金的显微组织进行了观察分析,对堆焊层的硬度及耐磨性能进行了测试分析.结果表明,Fe-B-Nb-Ni堆焊合金耐磨性能比国外某进口药芯焊丝提高了约37％,其宏观硬度值达到HRC60.5～62.2.Fe-B-Nb-Ni堆焊合金的显微组织为马氏体+铁素体+少量渗碳体+颗粒状NbC+包晶Fe3(B,C)+共晶Fe23(B,C)6、Fe3(B,C)+少量共晶Fe2B相,其中NbC硬质颗粒弥散的分布于基体中,基体中的马氏体组织具有优异的强度和耐磨性,起到了很好的耐磨骨架的作用.Fe-B-Nb-Ni堆焊合金的磨损机理主要是犁沟式微切削和局部的硬质相剥落.     

DP540双相钢焊接接头组织与拉伸断裂位置研究

以DP540双相钢轮辋焊接接头为研究对象,借助光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对焊接接头特征区域的显微组织进行了观察与表征。并结合显微硬度的测试和拉伸试验,对接头拉伸断裂位置不同的原因进行了分析。结果表明:DP540双相钢母材为铁素体和马氏体双相组织,但2号试样的组织明显比1号试样细小。焊缝中心区硬度最高,从粗晶区到母材区硬度逐渐降低。1号接头试样的母材组织粗大且马氏体呈大块状,母材硬度为150～170 HV0. 2,在拉伸变形时断裂在粗晶区; 2号接头试样的母材组织细小且马氏体呈岛状弥散均匀分布,母材硬度为160～180 HV0. 2,在拉伸变形时断裂在母材。因此,两种钢母材组织的差异进而影响整个焊接接头的组织分布是造成焊缝断裂位置不同的主要原因。     

热处理对PH17-4表面堆焊钴基合金后组织及性能的影响

利用等离子堆焊技术在PH17-4马氏体沉淀硬化不锈钢表面堆焊Stellite12钴基合金熔覆层,并在堆焊后对其进行热处理.采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、维氏显微硬度计等测试手段,研究了固溶及固溶后时效处理对堆焊层、母材热影响区组织结构及显微硬度的影响.结果表明:焊缝金属与母材间界面熔合良好,堆焊层组织均匀,在母材中靠近熔合线处出现了宽度为2 mm左右的热影响区;焊后进行1 050℃的固溶处理,母材热影响区消失,组织均匀化,堆焊层组织细化,同时显微硬度提高;固溶后分别进行480℃,540℃及620℃的时效处理,母材中有硬质相析出,显微硬度增加,且随着时效温度升高显微硬度降低.     

Nd:YAG激光焊接800 MPa TRIP钢的接头组织与性能

采用Nd:YAG激光对强度为800MPa,厚度为1.2mm的TRIP钢板进行焊接.研究焊接速度对焊缝外观和截面成形的影响及接头的组织特点、硬度、强度和成形能力.激光功率相同,焊接速度较低时焊缝易产生气孔,速度较高时易发生飞溅;焊接速度对焊缝熔深及熔宽也有影响.焊缝组织主要由马氏体构成,从焊缝、热影响区到母材,组织中马氏体含量下降,接头的最高硬度出现在焊缝或热影响区.在平行于焊缝方向,焊接接头的抗拉强度高于母材,垂直于焊缝方向,接头的抗拉强度与母材相当.由于焊缝中出现马氏体,接头的塑性和韧性降低,板材的冲压成形能力下降.     

22MnB5/H340LA异种汽车用钢激光拼焊接头组织性能研究

对1.5 mm厚的热成形钢(22MnB5)和低合金高强钢(H340LA)进行了激光拼焊。测试了接头的杯突性能、拉伸性能和硬度。采用光学显微镜观察拼焊板接头各区域的微观组织。结果表明,采用设定的拼焊工艺获得的焊接接头杯突值(IE)较22MnB5母材下降率小于30%,破裂方向垂直于焊缝;拉伸试样断裂在H340LA母材上。22MnB5侧热影响区硬度最高,焊缝区次之。22MnB5侧的热影响区宽约0.35 mm,H340LA侧的热影响区宽约0.27 mm,焊缝宽度为1.02 mm。22MnB5侧热影响区完全淬火区由马氏体组成,不完全淬火区由马氏体+铁素体组成,焊缝组织主要为马氏体,H340LA侧的热影响区主要为铁素体和贝氏体。     

高强度钢差厚板激光拼焊焊缝成形及组织分析

选取2.0 mm,1.5 mm厚的HSA340板材和0.7 mm厚的H340LAD Z板材,按强度相近厚度不同原则两两搭配进行激光拼焊.焊后选取具有代表性的焊缝横截面进行金相组织检验,并对焊缝接头各区域进行硬度测量,分析了激光焊缝接头各区域金相组织及其硬度的变化.结果表明,差厚板激光拼焊过程中,母材散热情况不同,会造成焊缝金相组织在各自靠近母材的局部区域有很大差异;激光拼焊板的热影响区宽度窄,与母材及焊缝间有明显的界线,生成的组织细密;焊缝及热影响区的硬度值均大于母材;合理调整激光光束的入射位置和入射角度,可以显著改善焊缝成形,提高拼焊板的接头质量.     

功率密度对冷作模具钢激光焊接修复接头组织和性能的影响

通过脉冲激光填丝焊接方法,采用准0.5 mm的8407激光焊丝对5 mm厚Cr13Mo1Si1V1钢试板进行堆焊,模拟了失效模具表面磨损激光焊接修复,研究了激光功率密度对修复接头形貌、组织和硬度的影响。结果表明,随着功率密度的增加,母材的熔化深度、宽度逐渐增加,而熔堆高度降低,熔堆焊缝宽度先减少后增加;焊缝金属中细小的片状马氏体逐渐粗化,最后转变为板条马氏体,同时还出现了隐晶马氏体,残余奥氏体量增多,碳化物逐渐细化,热影响侧熔合区中碳化物增多,呈细小弥散分布;焊缝区的硬度逐渐降低,HAZ及熔合区的宽度几乎呈线性增大的趋势,最高硬度则略有下降。     

新型9Cr-1Mo钢搅拌摩擦焊接头组织及性能

采用钨铼合金搅拌工具对新型9Cr-1Mo钢进行搅拌摩擦焊工艺试验,探讨焊缝成形、组织及性能变化规律. 结果表明,在300和400 r/min的转速,50 mm/min的焊接速度下可获得无缺陷接头;焊缝主要由搅拌区和热力影响区组成,具有明显的马氏体淬硬组织特征;高温热影响区为淬硬马氏体和回火马氏体混合组织,低温热影响区为过回火马氏体组织. 焊缝区具有晶粒细化特征,其晶粒尺寸约为母材69.2%. 焊缝区产生明显硬化,最高硬度约为母材硬度值的2.0倍. 焊接接头抗拉强度达到母材98%以上,搅拌区和热影响区冲击吸收能量分别达到母材的77.8%和87.4%,表明搅拌摩擦焊接头仍具有较好强韧匹配.     

1Cr12Ni3MoVN不锈钢TIG焊接工艺及接头性能北大核心

采用TIG焊焊接2.5 mm厚1Cr12Ni3MoVN马氏体不锈钢板材,研究焊接工艺参数对接头组织与力学性能的影响规律,并优化工艺参数。结果表明,焊接速度为0.95 mm/s时,随着焊接电流的增加,接头强度先增后减;焊接速度为2.33 mm/s时,随着电流持续增大,接头强度不断下降。当焊接电流为96 A、焊接速度为0.95mm/s、送丝速度为1 mm/s时,工艺参数所获接头力学性能最好,抗拉强度达988.8 MPa,与母材相当。硬度最高值位于焊缝处,约为611 HV;最低硬度处于热影响区的回火区,约为292 HV;母材硬度值约为321 HV。拉伸试样均在热影响区的回火区处断裂,试样断口形貌为浅韧窝形;焊缝组织为铸态板条马氏体,完全淬火区组织为粗大的板条马氏体组织,不完全淬火区组织为板条马氏体-铁素体组织,回火区组织为高温回火索氏体,其硬度比母材调质回火索氏体差。     

钛合金激光焊接接头的组织和力学性能

对2.5mm厚BT20钛合金激光焊接接头各区域(包括焊缝和热影响区)的组织特征进行了观察,并测试了焊接接头各区域的显微硬度分布以及室温条件下的接头拉伸、弯曲、疲劳及断裂韧度等力学性能.研究结果表明,焊接接头各区域的微观组织均以"网篮状"马氏体组织为特征,接头各区域显微硬度均高于母材.接头静抗拉强度基本与母材相当,塑性略低于母材.接头中值疲劳寿命与应力水平有很大的关系.在低应力水平下,接头中值疲劳寿命与母材相当,而在高应力水平下,接头中值疲劳寿命远低于母材.接头焊缝金属的断裂韧度显著低于母材,而热影响区断裂韧度则介于母材和焊缝金属之间.     

1Cr12Ni3MoVN不锈钢TIG焊接工艺及接头性能

采用TIG焊焊接2.5 mm厚1Cr12Ni3MoVN马氏体不锈钢板材,研究焊接工艺参数对接头组织与力学性能的影响规律,并优化工艺参数。结果表明,焊接速度为0.95 mm/s时,随着焊接电流的增加,接头强度先增后减;焊接速度为2.33 mm/s时,随着电流持续增大,接头强度不断下降。当焊接电流为96 A、焊接速度为0.95mm/s、送丝速度为1 mm/s时,工艺参数所获接头力学性能最好,抗拉强度达988.8 MPa,与母材相当。硬度最高值位于焊缝处,约为611 HV;最低硬度处于热影响区的回火区,约为292 HV;母材硬度值约为321 HV。拉伸试样均在热影响区的回火区处断裂,试样断口形貌为浅韧窝形;焊缝组织为铸态板条马氏体,完全淬火区组织为粗大的板条马氏体组织,不完全淬火区组织为板条马氏体-铁素体组织,回火区组织为高温回火索氏体,其硬度比母材调质回火索氏体差。     

异质铝合金激光填丝搭接叠焊接头的组织与性能

对1 mm厚的5052-H32铝合金轧制板与3 mm厚的6005A-T6铝合金挤压板进行激光填丝搭接叠焊。采用金相显微镜、SEM与EDS分析了焊缝接头组织,使用电子万能拉伸试验机与维氏显微硬度计对接头力学性能进行检测。结果表明:在激光功率为5. 8 kW～6. 2 kW,送焊丝速度3. 5 m/min～4. 0 m/min时,焊接接头表面成形良好,焊缝有效连接宽度在2. 66 mm～2. 90 mm;焊缝区组织主要由铸态的等轴枝晶构成,在6005A铝合金侧焊缝区出现过时效现象,在α-Al基体上出现大量的析出相Mg_2Si及Mg_2Al_3,并随着激光功率的增加而增多;焊接接头抗拉强度随着激光功率的增加而降低,在激光功率为5. 8 kW时,焊缝获得最大抗拉强度为205. 85 N/mm~2,5052铝合金母材强度为228 N/mm~2,焊缝强度系数为0. 90。在5052铝合金板侧焊缝处硬度值低于母材的,6005A铝合金板热影响区存在软化,软化区范围在2 mm～3 mm。但由于6005A铝合金板厚度大于5052铝合金板的,薄板受力更为集中,断裂位置发生在5052铝合金焊缝处。     

7 mm厚TC4钛合金电子束焊接头组织和性能

采用真空电子束焊对7 mm厚TC4钛合金板进行焊接,利用光学显微镜对焊接接头显微组织进行表征,分析不同区域显微组织,通过显微硬度、拉伸试验、冲击试验、弯曲试验对力学性能进行测试,借助扫描电镜对拉伸、冲击断口形貌进行观察,对焊接接头显微组织演变规律和性能进行研究。结果表明,真空电子束焊焊接接头成形良好,TC4钛合金母材组织由α相和β相组成,焊缝区组织由原始的β相转变而成α′相（针状马氏体）,为粗大的柱状晶组织,热影响区组织由均匀且细小的针状马氏体α′相及原始的α相和β相组成;焊缝区显微硬度高于热影响区和母材区,从焊缝顶部到根部显微硬度逐渐下降;焊接接头抗拉强度高于母材抗拉强度;V形缺口在焊缝区的冲击试样具有较好的韧性。