铁素体/奥氏体双相MIG焊接头组织与动态性能研究

文中对铁素体/奥氏体双相MIG焊接头组织与冲击性能等进行研究。通过分析接头区金相组织、硬度分布和冲击吸收功以及断口形貌,探究焊接接头微观组织演变机理与冲击性能之间的关系。结果表明,铁素体/奥氏体双相焊缝组织为均匀奥氏体和少量铁素体,热影响区组织分别为粗晶区的δ铁素体+马氏体、细晶区与混合晶粒区为马氏体+铁素体;硬度分布由粗晶区、细晶区、焊缝、母材硬度值依次降低,其中熔合线处硬度最大;冲击断口表现为韧性断口,冲击吸收功随温度下降呈降低趋势。研究证明,热输入是影响接头组织与冲击性能的重要因素。铁素体/奥氏体双相组织接头较单一铁素体组织接头动态性能有所提升。     

1.4003铁素体不锈钢与耐候钢对接焊试验结果及分析

采用MAG焊对1.4003铁素体不锈钢与Q345NQR2耐候钢进行对接焊,通过对焊接接头进行力学性能试验、金相组织分析、显微硬度测试、冲击试验等,研究1.4003铁素体不锈钢与Q345NQR2耐候钢2种钢的焊接工艺。结果表明：1.4003铁素体不锈钢与Q345NQR2耐候钢对接接头的力学性能良好;焊缝显微组织为奥氏体+铁素体双相组织,对焊缝的力学性能有一定的改善;1.4003不锈钢侧热影响区为粗大的多边形铁素体晶粒,Q345NQR2钢侧热影响区为片层状珠光体组织+白色铁素体;焊缝组织主要为奥氏体,硬度有所升高,1.4003不锈钢侧粗晶区由于铁素体晶粒粗大,硬度有所下降;Q345NQR2耐候钢侧热影响区粗晶区为珠光体和残余奥氏体,硬度与焊缝的相差不大;对接接头室温和-40℃下的冲击性能均比较好。     

超高压输电铁塔用Q460钢气保焊接头组织和性能研究

通过熔化极气体保护焊方法,分别采用强、中、弱三种规范对输电铁塔用Q460钢进行对接焊,对焊接接头显微组织进行了观察,并对接头拉伸、弯曲、冲击、硬度等力学性能进行了检测。结果表明,焊缝区主要组织为先共析铁素体+块状铁素体+针状铁素体,粗晶区主要组织为铁素体+粒状贝氏体,低热输入时还有少量马氏体,细晶区组织为均匀的铁素体+珠光体;随着热输入增加,焊缝组织中铁素体含量增多,热影响区组织逐渐粗化,细晶区组织几乎不变;三种热输入的接头抗拉强度均不低于母材强度,弯曲性能合格,接头具有较高的塑性;随着热输入的增加,焊缝金属冲击韧性逐渐降低,热影响区的冲击韧性则先升高后下降,热影响区硬度逐渐降低,热输入对焊缝区硬度影响不大。     

焊材Ni含量对海工钢EQ47气保接头组织和性能的影响

采用高Ni和低Ni含量两种药芯焊丝对30 mm厚海工钢板EQ47进行了热输入量为17 kJ/cm的多层多道气保焊接试验,通过测试焊接接头微观组织、硬度和冲击性能,分析了Ni含量对焊缝和热影响区组织和性能的影响。结果表明,焊接接头焊缝区主要由针状铁素体（AF）和晶界铁素体构成,高Ni含量焊缝中的针状铁素体体积含量高于低Ni含量焊缝,这也导致高Ni含量焊缝相对于低Ni焊缝具有较高的硬度和低温韧性。两个焊接接头热影响区的组织类别相似,粗晶区和细晶区分别由上贝氏体,铁素体和珠光体构成,而临界粗晶区则在上贝氏体的晶界上出现了M-A组元。高Ni含量接头的粗晶区由于Ni含量高于低Ni接头,导致其硬度（249 HV0.5）高于低Ni接头粗晶区（235 HV0.5）;Ni含量的差异也导致了高Ni接头的临界粗晶区中的硬度（244 HV0.5）高于低Ni接头（233 HV0.5）,这是由于前者的M-A组元的尺寸和含量高于后者。冲击性能结果表明：高Ni含量接头热影响区的冲击性能低于低Ni含量接头,这是由于使用高Ni焊材熔入粗晶区的Ni含量更高,导致粗晶区和临界粗晶区硬度升高,韧性降低。高Ni焊材有助于焊缝区的韧性,而低Ni焊材则有利于热影响区的韧性。     

BS600MCJ4低合金高强钢焊接接头组织与力学性能研究

通过拉伸、弯曲、冲击、硬度、金相分析等试验对BS600MCJ4低合金高强钢焊接接头的力学性能和组织形态进行了研究。结果表明,采用ER70-G焊丝焊接时,BS600MCJ4焊接接头具有良好的拉伸、弯曲和冲击性能;其焊缝组织为有少量先共析铁素体、少量无碳贝氏体从晶界伸向晶内,晶内为针状铁素体,个别部位有粒状贝氏体。熔合区及粗晶区组织为粒状贝氏体和少量针状铁素体。正火区组织为索氏体和粒状贝氏体。BS600MCJ4焊接接头的硬度值在243~330 HV之间,焊缝处硬度最高,但与热影响区和母材相差不大,热影响区软化不明显。     

X80管线钢热丝TIG焊接接头显微组织和力学性能

采用热丝TIG焊对X80钢板进行对接,并研究了接头的显微组织和力学性能。结果表明:焊缝区主要为针状铁素体(AF)组织,热影响区粗晶区主要为贝氏体铁素体(BF)和粒状贝氏体(GB)组织,细晶区主要是多边形铁素体(PF)和少量贝氏体组成;焊接接头的平均抗拉强度为643 MPa,断裂在母材区;在-30℃时焊缝区的冲击吸收功高于热影响区,焊缝主要是韧脆混合断裂为主,而HAZ主要以脆性断裂为主。焊缝区的硬度较高,焊接接头HAZ存在硬化和软化现象。     

BTW热轧中锰钢MAG焊接性能研究

研究了BTW热轧中锰钢MAG焊焊接性能,利用金相显微镜、拉伸试验机、冲击试验机、维氏硬度计等分析了焊接接头组织结构、力学性能等。实验结果表明,焊接接头平整、光滑,未发现夹渣、宏观裂纹等焊接缺陷。焊缝室温组织由铁素体和奥氏体组成,热影响区奥氏体晶界和晶粒内部有碳化物析出。焊接接头力学性能高于母材,室温抗拉强度在750 MPa以上,焊缝区冲击功为116 J。焊接接头热影响区显微硬度高于焊缝显微硬度,焊缝清根部显微硬度高于焊缝表面显微硬度。清根处焊缝显微硬度为290 HV,热影响区显微硬度在300 HV以上,焊接接头在(160 mm,180°)的弯曲试验中表现为合格。     

Q345超细晶粒钢的焊接性能

对7.5 mm厚Q345超细晶粒钢板卷进行了两种焊丝(φ1.2 mm药芯和实芯)3种热输入(4～10 kJ/em)的系列CO2气体保护焊接试验,研究了焊丝和热输入对焊接接头组织和性能的影响.结果表明,热输入为4 ～ 10 k.J/cm的气体保护焊,可得到满足性能要求的焊接接头;热输入为4～6kJ/cm时,焊接接头粗晶区主要由贝氏体和马氏体构成,且药芯焊丝接头粗晶区马氏体含量高于实芯焊丝接头粗晶区,导致了药芯焊丝接头粗晶区较高的硬度;热输人为10 kJ/cm时,焊接接头粗晶区主要由铁素体构成.拉伸试验和硬度试验表明,母材是焊接接头中的薄弱部位.冲击试验结果表明,焊缝区、热影响区冲击性能与母材在同一水平.     

690 MPa级双丝埋弧焊接头的组织与性能

采用自主开发的抗拉强度690 MPa级埋弧焊丝对16.3 mm厚同等强度级别钢板进行了双面双丝埋弧焊接试验,研究了焊接接头的组织和性能。焊缝组织性能测试结果表明,先焊面焊缝由针状铁素体、粒状贝氏体、上贝氏体及少量M-A组元和晶界铁素体组成,而后焊面焊缝则由针状铁素体、多边形铁素体、上贝氏体及少量M-A组元组成;先焊面硬度值（247 HV5）高于后焊面（232 HV5）与先焊面存在的粒状贝氏体组织有关;先焊面和后焊面的-20 ℃小试样冲击吸收能量分别为106 J和119 J,先焊面较低的冲击吸收能量与其较低含量的针状铁素体及粒状贝氏体的存在有关。全焊缝力学性能测试结果表明,焊缝的抗拉强度768 MPa,-20 ℃韧性≥ 165 J,断后伸长率为20 %。热影响区组织性能测试结果表明：先焊面和后焊面的热影响区组织特征相似,其中粗晶区和临界再热粗晶区均由上贝氏体和粒状贝氏体组成,细晶区和临界区分别由多边形铁素体和M-A组元,以及上贝氏体、粒状贝氏体、多边形铁素体和M-A组元构成;上述各区域（粗晶区、临界再热粗晶区、细晶区和临界区）的硬度值分别为236、232、229和234 HV5,其中粗晶区硬度值最高、其-20 ℃冲击吸收能量≥ 169 J。上述焊缝区和热影响区的组织和性能测试表明：焊接接头具有较好的强度与低温冲击韧性匹配。     

抗HIC压力容器用Q345R(R-HIC)钢焊接接头组织与性能研究

研发了抗HIC(Hydrogen Induced Cracking,氢致开裂)压力容器用Q345R(R-HIC)钢,并研究其焊接接头区域的显微组织及性能。结果表明,焊缝区、熔合区和热影响区显微组织主要由铁素体、贝氏体和珠光体组成。各区域热力学过程不同,焊接后显微组织存在明显差异:焊缝区显微组织主要由先共析铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体组成;熔合区显微组织中贝氏体逐渐增多,铁素体逐渐减少;热影响区中的粗晶区显微组织几乎全部由贝氏体组成,细晶区和不完全重结晶区显微组织为等轴铁素体和珠光体组织。焊接接头具有良好的力学和抗氢致开裂性能。焊接接头微区硬度和冲击性能与显微组织关系密切:热影响区存在贝氏体组织导致其平均硬度最高、冲击功最低;针状铁素体具有良好的抗裂纹扩展能力,使得焊缝区具有良好的冲击韧性,冲击功最高。各区域差异的显微组织未对抗氢致开裂性能造成影响。     

X90钢直缝埋弧焊管焊接接头的组织和性能

利用光学显微镜、扫描电镜分析了某厂生产的X90钢管线钢焊接接头的显微组织,通过硬度试验和冲击试验测试了其硬度和韧性变化规律。试验结果显示,其焊缝为针状铁素体和粒状贝氏体组织,熔合区和粗晶区为粗大粒状贝氏体组织,细晶区为多边形铁素体、珠光体和MA组织,混晶区为粒状贝氏体、多边形铁素体、珠光体和MA的混合组织;热影响区有局部硬化和软化现象,且内焊缝硬度高于外焊缝;试验温度高于-20 ℃时,热影响区的冲击吸收能量和剪切断面率高于焊缝,低于-40～-20 ℃区间某个值后,冲击性能将降低至焊缝性能以下;热影响区的韧脆转变温度约在-50 ℃附近,而焊缝的韧脆转变温度约在-70 ℃附近。     

船用高强钢大线能量焊接接头组织性能研究

采用FCB大线能量焊接方法对30 mm厚EH36船用高强钢板进行焊接试验,研究了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,线能量为161 kJ/cm时获得的接头成形良好,无气孔、夹杂等缺陷。焊缝组织主要为先共析铁素体与密布的针状铁素体。熔合区存在显著的组织不均匀性,粗晶区主要为片状与块状先共析铁素体,并可见少量黑色珠光体。细晶区主要为细小的白色铁素体与黑色珠光体,呈混杂分布。焊缝硬度值最高,而在热影响区出现了软化区。接头力学性能良好,接头熔合线附近冲击吸收功低于焊缝与母材的,接头抗拉强度均值为545 MPa,断口位置位于热影响区,为典型的韧性断裂。     

4.5Cr耐候钢GMAW接头组织及力学性能研究

在不预热的条件下,采用TH650EW型焊丝对4.5Cr耐候钢进行熔化极气体保护焊(GMAW)试验。通过扫描电镜观察和力学性能试验,分析焊接接头的微观组织及力学性能。结果表明,焊缝区组织主要由粒状贝氏体与马氏体组成;粗晶热影响区组织主要为马氏体,细晶热影响区组织由细小的贝氏体和铁素体组成。4.5Cr耐候钢接头具有良好的力学性能。接头焊缝区和热影响区的硬度高于母材,没有出现软化区;其室温抗拉强度达到580 MPa,断口出现在母材;同一冲击温度下,热影响区的冲击吸收功明显大于焊缝区,而且不同冲击温度下热影响区的冲击性能变化较小。     

焊后热处理对海洋平台用高强度管线钢接头组织和性能的影响

采用不同的回火时间对海洋平台用ASTM4130钢管对接接头进行焊后回火处理,对焊接接头显微组织进行了观察,并对接头拉伸、弯曲、冲击、硬度等力学性能进行了检测。结果表明,焊缝回火组织主要为针状铁素体+块状铁素体+先共析铁素体,随着回火时间的增加,针状铁素体含量逐渐减少,块状铁素体含量增大,碳化物逐渐析出,晶粒逐渐均匀化;HAZ粗晶区组织逐渐均匀化,马氏体和铁素体含量减少,上贝氏体组织增加,HAZ细晶区和临界区组织无明显变化;随着保温时间的延长,焊缝金属冲击韧性逐渐升高,熔合线冲击韧性则逐渐下降,HAZ冲击韧性先升高后略有降低,母材冲击韧性几乎不受影响;热影响区硬度明显降低,焊缝区硬度则先略有降低后几乎保持不变。     

低合金高强钢药芯焊丝CO2气体保护焊接头组织与性能

文中针对轨道车辆用A710低合金高强钢,选用E81T1-Ni1M药芯焊丝进行CO₂气体保护焊,并研究了接头的组织特征、硬度分布、拉伸性能和低温(-40℃)冲击性能。研究结果表明：焊缝区组织为针状铁素体、先共析铁素体和少量侧板条铁素体,粗晶区组织为板条状贝氏体和粒状贝氏体,细晶区组织为均匀细小的铁素体和珠光体;焊缝的硬度低于母材的,接头的平均抗拉强度达到638 MPa,约为母材的93%;试样断裂在焊缝区,断口呈典型塑性断裂特征;焊缝区平均低温冲击吸收功为165 J,断口纤维区呈韧窝状、放射区呈解离断裂特征,热影响区平均低温冲击吸收功为266 J,断口纤维区和放射区均呈韧窝状特征。     

X80管线钢及其接头的低温韧性和显微组织

分别利用示波冲击韧性试验、硬度试验和光学显微镜、透射电镜研究了X80管线钢及其焊管接头的力学性能和显微组织。试验结果表明，X80钢及其焊管接头具有良好的韧性，其中焊缝的韧性最高，焊接热影响区粗晶区因受焊接热效应引起晶粒粗化和形成脆性组织，故韧性最低。试验钢由针状铁素体和少量块状铁素体组成，焊缝为典型的针状铁素体组织，焊接热影响区粗晶区以粒状贝氏体为主。焊接热影响区熔合线附近的硬度值最高，越远离熔合线硬度值越低，并逐渐接近母材的硬度值。     

B、Ni对低裂纹敏感性钢焊接性能的影响

对屈服强度为600 MPa的低裂纹敏感性钢采用埋弧焊法进行焊接实验,对焊接接头试样进行取样并分析其显微组织,检测其维氏硬度和低温冲击。实验结果表明:粗晶热影响区有较高的维氏显微硬度值,显微组织以粗大粒状贝氏体为主,并且位错密度较高;焊缝区和细晶区的显微组织主要为针状铁素体+先共析铁素体;B元素偏析使原始奥氏体晶粒在冷却过程中形成BN,导致晶界脆化;Ni在一定程度上有利于提高韧性;粗大贝氏体显微组织一定程度上恶化粗晶热影响区的冲击韧性,使焊接接头低温冲击端口呈局部脆性断裂。     

履带起重机臂架用高强钢气保焊接头组织和性能研究

通过熔化极气体保护焊的方法,采用准1.2 mm的T Union GM 120实芯气保焊丝对FGS90WV钢管进行对接焊,对焊接接头显微组织进行了观察,并对接头拉伸、弯曲、冲击、硬度等力学性能进行了检测。结果表明,焊缝区组织为少量先共析铁素体+针状铁素体,淬火区组织为马氏体;随着热输入增加,焊缝组织中先共析铁素体含量增多,热影响区组织逐渐粗化;接头抗拉强度和屈服强度先小幅增加后迅速降低,伸长率和冲击韧性逐渐降低,当热输入小于11.5k J/cm时,接头具有良好的强韧性匹配;热影响区硬度逐渐降低,焊缝区硬度几乎不受影响,当热输入达到23.5 k J/cm时,热影响区硬度大幅下降。     

Q690高强钢脉冲MAG焊接头的组织与性能

选择ER69-G焊丝,采用脉冲MAG焊制备了Q690焊接接头。利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、万能材料试验机、冲击试验机测试分析了焊接接头的显微组织与力学性能。结果表明,焊缝金属为针状铁素体,热影响区粗晶区为粒状贝氏体,相变重结晶区及不完全重结晶区中原贝氏体组织转变为多边形铁素体。采用脉冲MAG焊制备的焊接接头具有良好的强度和塑韧性。焊接接头的热影响区受热循环作用发生软化现象,是整个接头中强度及韧性的薄弱环节。     

大焊接热输入船板EH40气电立焊接头的组织和性能

研究了40mm厚大焊接热输入船板的单道次气电立焊接头的组织和性能.在焊接热输入达到350 kJ/cm条件下,粗晶热影响区由晶界铁素体和晶内形核铁素体80％～85％(体积分数)构成,其-20℃冲击吸收能量≥98 J;焊缝区由1～3 μm的针状铁素体和少量晶界铁素体和侧板条铁素体构成,其-20℃冲击吸收能量≥60 J.拉伸试验中焊接接头断在母材处,接头抗拉强度≥510 MPa.焊缝处硬度值最高,粗晶区发生部分软化.力学试验结果表明,焊接接头的各项性能均能满足要求.