热输入对800MPa级水电用钢焊缝组织性能的影响

采用三种热输入对800 MPa级水电用高强钢进行埋弧焊接,研究不同热输入对焊缝金属组织、强度、塑性和冲击韧性的影响。结果表明,三种热输入下焊缝金属组织均以粒状贝氏体为主,并含有少量的板条贝氏体、铁素体和残余奥氏体,随着热输入的增加,板条贝氏体减少,而粒状贝氏体和铁素体量增加。焊缝金属的屈服强度和抗拉强度稍有下降,当热输入为28.7k J/cm时强度最高,抗拉强度和屈服强度分别为784 MPa和702 MPa;当热输入升高为35.2 k J/cm时,抗拉强度和屈服强度分别下降23 MPa和18 MPa,塑性得到改善;当热输入为35.2 k J/cm时,其延伸率达到峰值,为22.5%,较热输入为28.7 k J/cm时升高5.5%。而冲击功则先升后降,三种热输入下随着热输入的升高,其冲击功依次为85 J、106 J和94 J。     

焊后热处理对900MPa级含铜钢焊缝组织与性能的影响

工程机械用1000MPa级高强钢焊后需进行去应力退火处理,而可进行焊后热处理的焊缝金属是保证接头性能的关键.利用透射电镜、场发射高分辨透镜和扫描电镜及EDS等手段对铜含量(质量分数)为0.41％、0.89％和1.14％的焊缝金属进行了显微组织及力学性能分析.研究结果表明,三种焊缝热处理前后均为板条马氏体和板条贝氏体组织,其中含铜0.89％和1.14％的焊缝热处理后在板条上弥散析出大量的ε-Cu相.焊态下,焊缝的强韧性匹配较好;去应力退火后,焊缝的屈服强度升高,而冲击韧性大幅降低.铜对焊缝热处理前后的力学性能影响较大,可使焊缝产生时效脆化.     

800 MPa级超级细晶粒钢点焊接头组织与性能

以驰豫-析出-控制相变工艺生产的800 MPa超细组织钢为研究对象,采用合理规范进行点焊。观察点焊接头的宏观形貌和显微组织,分析显微组织在焊接热循环作用下的转变规律;测量点焊接头的硬度分布曲线。结果表明,点焊接头焊接质量良好,没有焊接缺陷,能够满足实际生产需要;由于焊接热循环作用,点焊接头晶粒长大不可避免,焊接接头中包含了低碳马氏体、贝氏体、铁素体等组织;点焊接头的硬度高于母材组织,基本不存在软化现象。     

回火温度对1100 MPa级高强钢组织与性能的影响

研究了920 ℃水淬+不同温度回火后1100 MPa级高强钢的显微组织和力学性能。结果表明:回火温度为250 ℃时,所得到的力学性能最佳,抗拉强度、屈服强度、硬度、断后伸长率和冲击吸收能量分别为1423 MPa、1220 MPa、446 HV5、14.2%和56 J。随回火温度的升高,抗拉强度、屈服强度、硬度值整体呈现下降的趋势,冲击吸收能量先减小后增加。回火温度为150 ℃时,组织为回火马氏体和ε碳化物,析出的ε碳化物呈细长杆状。回火温度上升到250 ℃之后,马氏体板条稍有粗化,ε碳化物长大。随回火温度继续升高,板条马氏体逐渐转变为等轴铁素体,ε碳化物也会转变为渗碳体并逐渐球化粗化。     

1000 MPa级热轧双相钢不同弛豫时间的热处理工艺

基于汽车轻量化原则,应用热轧+超快冷+弛豫热处理一体化工艺技术得到了1000 MPa级热轧双相钢,并研究了弛豫时间对试验钢组织和性能的影响。结果表明,随着弛豫时间的增加,试验钢中铁素体和马氏体组织的带状分布越明显,其中铁素体晶粒尺寸与体积分数均增加,屈服强度降低,伸长率增加;抗拉强度先增加后降低,是马氏体体积分数和碳含量综合作用的结果;屈强比减小,n值增加。弛豫时间影响两相的体积分数、晶粒大小和内部亚结构。弛豫时间为10 s时,试验钢的抗拉强度为1025 MPa、伸长率为17.5%、屈强比为0.48、n值为0.13,具有最优综合力学性能;综合考虑力学性能和生产效率,试验钢在该工艺技术条件下合适的弛豫时间为7~10 s。     

600MPa级钛微合金化高强钢焊接接头组织和性能研究

通过拉伸、弯曲、冲击和硬度试验以及光学显微镜和扫描电镜观察,研究了600MPa级钛微合金化高强钢焊接接头性能及焊缝和热影响区的组织、冲击断口形貌。结果表明,焊接接头具有较高强度及良好的弯曲塑性变形能力,焊缝组织为针状铁素体组织,冲击性能优异;热影响区组织为粗大贝氏体组织,冲击韧度有所降低,但其冲击断口形貌仍呈韧性断裂。     

热处理工艺对稀土微合金化1200MPa级高强钢性能的影响研究

结合目前国内以2250mm热连轧生产机组为代表的先进控轧控冷工艺,开发了轧制结束利用加密层流冷却进行分段淬火-等温配分-低温卷取自回火的在线热处理工艺（DQ&P&T）,与传统的离线调质热处理工艺（RQ&T）生产稀土微合金化高强钢（Rm≥1200MPa）进行对比研究分析。利用光学显微镜、扫描电子显微镜及配备的电子背散射衍射仪和拉伸试验机、冲击试验机、维氏硬度计,以及湿砂/橡胶轮磨损试验机分析检测手段,系统的分析了试验钢在两种热处理制度下组织转变形态和机械性能。研究表明:试验钢在两种热处理工艺,室温组织均由板条马氏体、贝氏体铁素体以及少量残余奥氏体组成。相比离线热处理（RQ&T）,采用在线热处理（DQ&P&T）试验钢的板条马氏体含量降低,贝氏体铁素体含量增加。等温转变形成的贝氏体铁素体穿插分割形变过冷奥氏体,促进组织晶粒尺寸细化和大角度晶界比例增加,提高了材料的强韧性和耐磨性。但在产品厚度方向硬度的均匀性劣于经RQ&T工艺处理的。在线热处理相比离线热处理生产Rm≥1200MPa高强钢效率提高,制造成本降低,且产品各项性能满足标准要求,证明在线热处理工艺是可行的。     

热处理工艺对690 MPa级低屈强比高强钢组织性能的影响

采用控轧+两相区淬火+回火(TMCP+ Q'+T)工艺制备了690 MPa级低屈强比高强度结构钢,重点研究了两相区淬火温度和回火温度对实验钢组织性能的影响.结果表明,随着两相区淬火温度的升高,实验钢中铁素体相体积分数减少,铁素体的形貌由多边形转变为针片状且更加细小均匀,马氏体相的体积分数逐渐增加,尺寸变大,但实验钢的力学性能并未出现明显的变化;随着回火温度升高,实验钢中针片状的铁素体发生回复再结晶,马氏体发生分解,实验钢的塑性和韧性提高,但强度降低,屈强比升高.     

热处理工艺对高强度TRIP钢组织与性能的影响

采用Gleebe-3500热模拟机研究了不同退火温度下成分为C0.27-Mn1.7-Si1.0-P0.04-V0.09-Ti0.1冷轧TRIP钢的组织与力学性能。结果表明,在760～800℃之间退火,随着退火温度升高,铁素体量减少而贝氏体量增加,抗拉强度和屈服强度上升。两相区温度一定时,随着贝氏体等温温度升高,残余奥氏体量先增加后减少,残奥含碳量变化则相反。在退火温度760℃、贝氏体等温温度420℃时,试验钢获得最大强塑积为20 665 MPa%。     

热输入对800MPa级超厚板窄间隙焊缝金属组织和性能的影响

采用三种热输入进行超厚板窄间隙熔化极气体保护焊,借助金相显微镜、扫描电子显微镜及附带EDS系统和透射电子显微镜研究了热输入对焊缝金属组织和性能的影响.结果表明,三种热输入焊缝金属组织主要由板条马氏体、无碳化物贝氏体、M-A组元和残余奥氏体组成.随着焊接热输入的增加,焊缝组织中马氏体含量减少;也使无碳化物贝氏体形核率降低,造成无碳化物贝氏体粗化.并且当贝氏体相变时热输入的增加使碳原子扩散距离变远,促使残余奥氏体形状由膜状向块状转变.另外随着热输入的增加,焊缝金属强度下降,而冲击韧性对热输入不敏感.     

800MPa级低合金高强钢板的组织优化

测试了不同成分和工艺生产的800 MPa级低合金高强钢板的力学性能,借助光学金相显微镜、扫描电镜及透射电镜对其组织进行了分析。结果表明,800 MPa级低碳非调质钢,具有较低的淬硬倾向,可实现免预热焊接,该钢轧后冷速>12℃/s时,形成以针状铁素体和板条贝氏体为主的微观组织,钢板冲击韧性大幅度提高,且裂纹敏感性值更低,焊接后也表现出更强的抗裂性能。而800 MPa级中碳调质钢具有一定淬硬倾向,焊接时必须预热否则接头部位易出现裂纹,母材组织主要为回火马氏体,焊接接头组织为少量回火马氏体、大量未溶解碳化物及一定量准多边形铁素体,对塑性变形抗力很小。     

汽车用800 MPa级冷轧低合金高强钢的研制

采用C-Si-Mn-Nb-Ti-Cr-Mo合金成分体系,全流程控制关键生产工艺参数,研发出具有良好塑性和成形性的800 MPa级冷轧低合金高强钢。结果表明,试验钢的显微组织由铁素体、马氏体和少量贝氏体组成,铁素体基体中有弥散分布的第二相粒子和碳化物沉淀相。试验钢的屈服强度在800 MPa以上,断后伸长率大于10.5%,抗拉强度和屈服强度相差小于35 MPa,扩孔率在56.5%以上,180°冷弯角度下弯曲无可见裂纹,表现出良好的成形性能。     

热输入对3Cr耐候钢MAG焊缝金属组织和性能的影响

采用三种热输入进行3Cr耐候钢MAG焊,借助金相显微镜、扫描电子显微镜及透射电子显微镜分析了热输入对焊缝金属组织和性能的影响.结果表明,三种热输入焊缝金属组织主要由板条贝氏体、粒状贝氏体和M-A组元组成.随着焊接热输入的增加,焊缝组织中粒状贝氏体含量增加;M-A组元含量增加且尺寸增大.随着热输入的增加,焊缝金属冲击韧性降低.组织粗化、M-A组元含量增加尺寸增大是导致其韧性降低的主要原因.接头不同区域耐蚀性能相当,腐蚀产物主要由α-FeOOH组成.热输入为8~12 kJ,采用所选焊丝焊接高强耐候钢能够获得强韧性、耐蚀性匹配良好的焊接接头.热输入为8 kJ,接头综合性能最佳.     

800MPa级在线淬火水电钢的回火处理

对800 MPa级在线淬火(DQ)水电钢回火工艺进行试验研究,分析了3种不同回火温度对试验钢组织和性能的影响。结果表明,控轧后770~820 ℃快速水冷淬火后,在620~680 ℃之间回火,随着回火温度的升高,钢的屈服强度、抗拉强度下降,伸长率和冲击吸收能量提高。650 ℃回火处理可使试验钢达到最佳的强度和韧性匹配。试验钢在620~680 ℃回火后的组织为回火贝氏体,随回火温度的升高,组织中的碳化物逐渐长大并呈现粒状分布,贝氏体组织呈现多边形化特征。     

800 MPa级热基镀锌复相钢的开发

设计了一种Nb、Ti微合金化低碳复相钢,采用SEM、TEM及力学性能测试等方法研究了退火镀锌过程中热轧复相钢显微组织、析出相和力学性能的演变规律,进行了800 MPa级热基镀锌复相钢工业试制。结果表明,热轧复相钢的显微组织主要由铁素体、马氏体和马/奥岛构成。退火镀锌过程中,马氏体和马/奥岛分解形成高温回火马氏体,铁素体内可动位错密度降低,同时析出纳米级Nb、Ti和Mo的复合碳化物,导致抗拉强度降低、屈服强度和扩孔率显著提高。热基镀锌复相钢的显微组织主要由铁素体和高温回火马氏体构成,屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和烘烤硬化值分别为769 MPa、852 MPa、14.5%和43 MPa,扩孔率达到53%,具有良好的力学性能和局部成形性能。     

C-1.5Mn-2.5Ni-0.5Cr-0.5Mo合金焊缝组织的演化机制

利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了C-1.5Mn-2.5Ni-0.5Cr-0.5Mo合金系焊缝金属的微观组织,并通过Thermal-calc软件计算焊缝金属Fe-Ni相图,进而研究了焊缝金属从液相凝固到室温组织整个相变过程。此外还测试了焊缝金属的基本力学性能。研究表明:液态金属初生相为δ-铁素体,并以柱状方式生长,形成δ-铁素体柱状晶。温度下降,δ-铁素体开始向奥氏体转变,奥氏体晶粒也以柱状方式生长,形成柱状奥氏体晶粒。温度继续下降,在奥氏体晶界处最先发生相变形成贝氏体,而奥氏体内部最后发生相变转变成马氏体。原奥氏体晶界形核以及贝氏体侧向形核导致贝氏体呈交织状分布。焊缝金属具有良好的低温韧性,这是因为组织中含有大量交织状贝氏体。     

TIG焊对低合金钢焊缝金属元素分布状态的影响

采用TIG焊,选取两种成分相近的焊丝,制备了两组低合金钢焊接接头.通过焊材的EDS成分分析、焊缝金属XRF元素分析以及元素分布状态图等手段,研究了焊材及母材的合金元素在焊缝金属中的存在状态和分布特征.结果表明,锰在ER307Si焊缝中较高,镍、铬在ER308LSi焊缝中较高,硅在两组焊缝金属中相差不大;铬、镍、锰、硅在ER307Si焊缝中的起弧处含量较高,在ER308LSi焊缝中的中间处含量较高;起弧处元素分布较均匀,熔合线附近分布较稀疏;焊缝中间位置Ni元素分布较疏,含量较低;收弧处各元素分布不均.     

含钪与不含钪铝镁钪合金焊接接头的组织与性能

分别采用Al-Mg-Zr和Al-Mg-Zr-Sc合金焊丝为填充材料,对2 mm厚的Al-Mg-Sc合金薄板进行惰性气体保护焊接,然后对两种焊接接头的显微组织和力学性能进行对比研究。结果表明:采用两种焊丝焊接的Al-Mg-Sc合金薄板的焊接接头强度系数均大于0.9。但采用Al-Mg-Zr-Sc合金焊丝为填充材料时,焊缝晶粒组织明显细化,熔合区形成的细小等轴晶层提高了基材与焊缝填充材料的结合力,焊接接头的屈服强度比采用Al-Mg-Zr合金焊丝为填充材料时提高了100 MPa,显著提高了Al-Mg-Sc合金焊接构件的许用强度,因此焊接Al-Mg-Sc板材更宜采用Al-Mg-Sc-Zr焊丝。