爆炸法消除焊接残余应力对焊接接头力学性能的影响

采用70mm厚16MnJ对接试板,研究了焊后和爆炸消除应力后两种状态焊接接头冷弯、拉伸、硬度、冲击和疲劳等力学性能的变化。结果表明:爆炸法消除焊接应力不会降低焊接接头的上述力学性能。     

振动时效对焊接件残余应力及接头力学性能的影响研究

分析了振动时效与热处理方法去除残余应力的机理差异,结合热处理及振动时效两种方法去除焊接件残余应力效果测试试验,讨论了两种方法对焊缝残余应力的影响;开展了振动时效对三种材料焊接接头力学性能影响的试验研究,得到了振动时效后金属材料的抗拉强度不变或有所增加,材料的塑性指标有较为明显提高的结论,并用位错理论解释了振动时效改善材料力学性能的机理。     

焊接残余应力对20G管道焊接接头组织性能的影响

通过X射线衍射法研究管线用20G焊接残余应力的分布和焊后热处理对焊缝残余应力的影响,择优选取了焊后热处理条件。结果发现,在焊缝区存在较高的焊接残余应力。焊后热处理可以显著降低焊接残余应力,其中以620℃加热温度、1 h保温时间的处理工艺为宜。此外,热处理细化了焊缝区域晶粒,降低了焊缝区域硬度,改善了焊接接头抗H2S腐蚀的能力。     

真空去应力退火对TC18钛合金残余应力及组织性能的影响

在不同温度和时间下对TC18钛合金进行真空去应力退火处理,研究TC18钛合金真空去应力退火前后力学性能及残余应力的变化规律,观察去应力退火后的金相组织和拉伸断口形貌。结果表明:经真空去应力退火后,TC18钛合金的抗拉强度和屈服强度降低,冲击韧性、断裂韧性、伸长率和断面收缩率提高;残余应力消除效果显著;随着退火温度的升高,合金显微组织呈现规律性变化;当温度达到650℃以上时,α相明显减少,亚稳定β相显著增加,导致其强度下降,与力学性能测试结果相吻合;合金塑性提高,与断口形貌分析一致;最后,得到TC18钛合金的真空去应力退火制度为600～650℃和1～4h。     

预热与焊后退火对T24钢焊接接头力学性能的影响

在不同焊前预热与焊后热处理配合工艺条件下,对SA-213 T24(以下简称T24)钢管对接接头的力学性能进行了对比试验。结果表明,T24钢管具有优良的焊接性能,在焊接工艺控制合适的情况下,可不进行焊前预热及焊后热处理,是700℃参数超超临界机组锅炉水冷壁用钢管的优选材料。     

激光冲击处理对焊接接头力学性能的影响

上文对GH30、1Cr18Ni9Ti焊缝进行了激光冲击处理,试验发现激光冲击处理提高G30焊接接头强度12％,仅对疲劳寿命影响不明显;冲击提高1Cr18Ni9Ti焊接接头强度仅为5％,但提高疲劳寿命300％以上。为作进一步分析,本文测试了两种金属焊缝在有无激光冲击处理条件下的表面显微硬度分布和残余应力状态,并对GH30试件疲劳断口进行扫描电镜分析。经分析发现,激光冲击处理能显著提高GH30焊缝表层的显微硬度,也可以提高抗拉强度并获得较高的表面残余压应力,因此强化区域能抑制疲劳裂纹的萌生和扩展,降低裂纹扩展速率,但由于焊缝较宽,激光冲击光斑未能完全覆盖焊缝及热影响区,部分未冲击区域影响了疲劳寿命的提高。1Cr18Ni9Ti在等离子焊接过程中产生相变马氏体,减弱了激光冲击处理产生形变马氏体对提高显微硬度的作用,因此对抗拉强度影响不大,但激光冲击处理可以使焊缝表面获得较高的表面残余应力,因此能明显提高疲劳寿命。     

真空去应力退火对TC21钛合金残余应力的影响

采用盲孔法测定了TC21钛合金在不同真空去应力退火理制度下的残余应力,真空去应力退火温度分别为500、550、600和650℃,退火时间分别为2h 和4h.结果表明:随退火温度升高、时间延长,残余应力呈明显下降趋势.600℃保温2h后空冷的残余应力降幅达到80％,约为34 Mpa,与显微组织分析相吻合.因此,TC21合金最佳热处理制度为加热至600℃保温2h后空冷.     

在线去应力退火对线性摩擦焊TiAl合金接头微结构与力学性能的影响机制

采用在线去应力退火工艺对线性摩擦焊TiAl合金接头进行处理,避免了焊后裂纹的产生。显微组织分析表明,接头焊缝区与热力影响区界限明显,焊缝区主要由等轴γ晶组成,并含有少量的α₂相。靠近焊缝的热影响区内的层状γ晶具有明显的流线特征,其方向与焊接界面热塑性金属的流动方向一致。接头的显微硬度从母材区到焊缝区呈逐渐增加的趋势,焊缝区显微硬度相较于母材区增加了约1700 MPa;接头的室温抗拉强度与母材相当,在683 MPa到717 MPa之间。焊缝区的细晶强化效应是接头强度较高的主要原因。     

T91/P91窄间隙热丝TIG焊接工艺对接头力学性能的影响

通过对T91/P91窄间隙热丝TIG焊试验,对比研究了焊接接头各区包括焊缝、热影响区、母材的显微组织,以及各项力学性能比如常温拉伸、高温拉伸、硬度及冲击性能,从而探究窄间隙热丝TIG焊对T91/P91钢焊接性的影响.试验结果表明,焊接接头组织均匀,主要为回火马氏体;抗拉强度达到了母材水平甚至比母材更强;焊缝区域硬度分布比较均匀,硬度值高于热影响区和母材;焊缝的冲击韧性也与母材相当.研究结果表明,窄间隙热丝TIG焊可以改进T91/P91焊接接头的焊接质量,焊接接头各项力学性能均满足使用需求,从而获得了较高质量的焊接接头.     

TWIP钢TIG焊接接头的组织与性能

研究了TWIP(21Mn24Cr5Ni2Al2Si)钢冷轧板手工TIG焊接后的焊接接头组织和力学性能。结果表明,焊接接头和母材组织均为单一奥氏体,且不形成孪晶,拉伸后的组织有少量形变孪晶。母材的抗拉强度和显微硬度远高于焊接接头,母材伸长率略低于焊接接头;母材断口为准解理断裂,无缩颈;焊接接头为韧窝型韧性断裂,有明显缩颈。母材和焊接接头的性能有巨大差异,且TWIP效应不明显,有必要对其整体进行固溶处理。     

S355钢激光-MIG复合焊接头显微组织和残余应力

采用激光-MIG(metal inert gas welding, MIG)复合焊接方法对12 mm厚S355钢板进行焊接,分析了9 kW激光功率下复合焊接头显微组织和硬度分布规律. 建立了适合低合金高强钢激光-MIG复合焊接的双椭球 + 三维锥体复合热源模型来描述复合热源的能量分布,采用SYSWELD软件计算了1.0,1.5,2.0 m/min三种焊接速度下激光-MIG复合焊的温度场和接头的残余应力,分析了焊接速度对焊接过程的温度场和残余应力分布的影响. 结果表明,三种焊接速度下粗晶热影响区(coarse grained heat affected zone, CGHAZ)的组织为马氏体,接头的硬度水平较高,最高硬度均在350 HV以上. 焊接速度增加,熔池最高温度下降,焊后冷却速度增加. 等效残余应力水平较高,HAZ位置出现了应力集中;随着焊接速度增加,等效残余应力、纵向残余应力、横向残余应力和厚度方向的残余应力峰值均上升;但焊接速度从1.5 m/min增加到2.0 m/min时,各应力分量的拉应力峰值上升较少,而压应力峰值显著上升.     

焊后热处理对S30408/Q345R复合板焊接接头残余应力的影响

采用计算机模拟、X射线衍射法和盲孔法对焊后热处理前后的S30408/Q345R复合板焊接接头的残余应力分布进行了研究。数值模拟结果表明：随着焊接道次的增加,焊缝区的残余应力逐渐减小并趋于稳定,熔合线附近的残余应力逐渐增大,且高于其他位置的残余应力。结果表明：采用580℃保温2 h的热处理工艺,消除残余应力的作用有限。X射线衍射法及盲孔法所获得的焊缝残余应力值最大误差为23%;焊接接头残余应力实测值明显高于模拟值,焊缝及熔合线附近位置误差均较大,最大误差可达33%。     

回火温度对9Cr0.11V钢TIG焊缝组织与力学性能的影响

研究了不同回火温度对9Cr0.11V钢焊缝组织和力学性能的影响。结果表明,随回火温度的升高,由表层到焊缝中心硬度逐渐降低。850℃回火处理后,焊缝硬度整体明显下降,回火马氏体尺寸增大,均匀性提高。回火后断口的韧窝数量增加,冲击韧度明显改善。     

振动时效对10CrNi3MoV钢焊接接头残余应力释放及力学性能的影响

振动时效是一种有效的焊接接头残余应力消除工艺。文中针对20 mm厚10CrNi3MoV低合金高强钢对接接头进行残余应力分析和力学性能试验。结果表明,振动时效可以减小接头残余应力,将熔合线处的残余应力峰值由581 MPa减小至339 MPa,降幅达到42%,而在低应力区释放效果不明显;振动时效可降低接头的硬度,将热影响区硬度峰值由HV407降低至HV347。此外,振动时效将接头的抗拉强度由840 MPa提高到865 MPa,焊缝区的断裂韧度J_0.2由142 kJ/m²提高到230 kJ/m²,熔合线处的断裂韧度由207 kJ/m²提高到281 kJ/m²,热影响区断裂韧度J_0.2由145 kJ/m²提高到206 kJ/m²。     

镁合金AZ91D焊接接头组织与性能

在镁合金(AZ91D)TIG焊接头中,同质焊缝的相组成主要为α-Mg和β-Al12Mg17;β-Al12Mg17非连续地分布于α-Mg的晶界;β-Al12Mg17的体积分数为7.3%.焊接热影响区(特别是近缝区)最突出的显微组织特点是晶粒粗化和连续分布于晶界的β-Al12Mg17金属间化合物.由于晶粒细化焊缝区硬度值高于母材,而热影响区的硬度值则明显低于母材.与母材相比(σb=156 MPa,δ=4.8%),同质焊缝金属有更高的力学性能(σb=192 MPa,δ=4.9%).焊接接头的力学性能明显低于母材,接头强度为母材强度的69%;接头塑性为母材的72%;断裂主要发生在热影响区的近缝区.降低焊接热输入有利于改善焊接接头的力学性能.     

中低温热处理对SUS304不锈钢TIG焊接接头组织及力学性能的影响

轨道交通车辆在冲击振动试验后,部分设备SUS304不锈钢焊接件出现断裂失效现象.为了提升SUS304不锈钢焊后机械性能,采用金相显微镜、扫描电镜、硬度测试及拉伸试验等方法,研究了中低温热处理工艺对2 mm厚SUS304不锈钢板TIG焊接接头的组织及力学性能的影响.研究发现,经400℃热处理30 min及焊接后未处理态焊...     

冷喷涂对2219铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力与力学性能的影响

为了改善铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力与力学性能,在4 mm厚2219铝合金搅拌摩擦焊接头上表面进行冷喷涂试验,研究分析了冷喷涂前后接头残余应力与力学性能的变化. 结果表明,焊态接头纵向残余应力呈不对称“M”形分布,残余应力峰值位于前进侧靠轴肩附近;冷喷涂后,接头残余应力大幅度降低,残余应力峰值由186 MPa降低至43 MPa.涂层沉积厚度约200 μm,涂层与基体界面产生了较大的塑性变形,基体界面附近组织晶粒得以细化.由于冷喷涂过程的喷丸效应,接头上表面显微硬度平均提高了25 HV,作用深度约1 mm.接头拉伸性能也获得明显改善,抗拉强度提升6.3%,断后伸长率提升78.6%,焊态与冷喷涂态的拉伸试样均在接头前进侧的热影响区附近发生断裂,符合在低硬度区或弱结合面产生裂纹并扩展的弱区断裂的特征.     

热处理对Al-Li-Cu合金TIG焊接头组织及力学性能的影响

Al-Li-Cu合金TIG焊后接头软化较为严重，强度仅为母材的55％，为了解决这一问题，研究了焊后固溶 时效热处理对接头组织及力学性能的影响。结果表明，焊后热处理可提高接头的强度，焊态接头经520℃固溶1h 150℃时效10h后强度系数高于0．64。但在接头强化的同时，母材却受到了一定程度的弱化，试件经520℃固溶1h 176℃时效10h后，母材处的强度弱化到初始强度的3l％，随着时效温度的提高和时效时间的延长，试件母材部位的弱化程度随之增大。     

焊后热处理对P92钢焊接接头显微组织和力学性能的影响

采用光学金相显微镜和力学性能测试等方法,研究了电阻履带式和中频感应两种不同的焊后热处理方法对P92钢焊接接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:中频感应处理下的焊缝组织较为细小,马氏体板条界面变得更加模糊;焊接接头各层母材、热影响区及焊缝硬度值分布均匀,内、中和外层的硬度差值较小;焊缝及热影响区冲击吸收能量沿壁厚方向分布较为均匀,且均高于P92母材标准要求值。因而,中频感应加热法不仅可以很好地改善焊缝组织,而且在壁厚方向上,可以使焊缝韧性等力学性能更加均匀。      

T91钢管TIG焊接接头力学性能与显微组织分析

T91钢管多采用TIG焊,焊接接头高温力学性能对T91钢的应用起至关重要的作用。采用不同的高温试验工艺对T91钢管的TIG焊接头进行处理,分析TIG焊接头在力学性能和显微组织上的差异。试验结果表明:高温试验前后,T91钢管TIG焊接接头的力学性能变化不大,马氏体组织增大,晶间析出了碳化物。碳化物在T91钢管TIG焊接接头保持高温力学性能稳定性中起决定性作用。