Effect of Post-weld Heat Treatment on Microstructure and Fracture Toughness of 30CrMnSiNi2A Steel Welded Joints

The electron beam local post-weld heat treatment (EBLPWHT) is a rather new method that provides the advantages of high precision, flexibility and efficiency, energy saving and higher productivity. This paper studies the effect of two post-weld heat treatment processes on the microstructure, mechanical properties and fracture toughness of an electron beam welded joints in 30CrMnSiNi2A steel. EBLPWHT, in a vacuum chamber, immediately after welding and a traditional furnace whole post-weld heat treatment (FWPWHT) were compared. The experimental results show that, after EBLPWHT treatment, the main microstructure of weld was changed from coarse acicular martensite into lath rnartensite, HAZ was changed from lath martensite, bainite into lower bainite, and base metal was changed from ferrite and pearlite into upper bainite and residual austenite. The microstructures of different zones of joints in FWPWHT condition were tempered sorbite. The properties of welded joints can be improved by the EBLPWHT in some extent, and especially largely for the fracture toughness of welded joints. However the value of fracture toughness of base metal is comparatively low, so appropriate heat treatment parameters should be explored in the future.     

锰、铜含量对锌铝合金组织与性能的影响

研究了不同含量的锰和铜对锌铝合金的组织与力学性能的影响。结果表明：锰和铜含量较低时,对合金的力学性能无显著影响;随着锰和铜含量的升高,合金的硬度大幅提高,冲击韧度基本不变。     

Q960E超高强钢焊接接头组织和性能研究

目的 对Q960E超高强钢的焊接工艺进行研究以获得高强高韧的焊接接头。方法 选择超高强钢Q960E作为母材、FK1000ER120S–G焊丝作为填充材料进行MAG焊,采用改变焊接电流的方式来研究焊接热输入对焊接接头组织和性能的影响。结果 当焊接电流为155～230 A时,均获得了全焊透无明显缺陷的焊缝。随着焊接热输入的增大,焊接接头中各亚区宽度增大,其中焊缝区变化最为显著,在最小热输入条件下焊缝宽度为3.98 mm,在最大热输入条件下焊缝宽度增至5.53 mm。对焊接接头进行组织分析发现,焊缝组织主要为针状铁素体和板条马氏体;完全相变区组织主要为板条马氏体;未完全相变区组织主要为回火马氏体和部分重结晶形成的马氏体。硬度测试表明,在热影响区的回火区发生了软化现象,最低硬度仅为290HV;在完全相变区发生了硬化现象,硬度最大值可达500HV。在不同热输入条件下,焊接接头各亚区硬度变化趋势一致,焊接接头抗拉强度为995～1 076 MPa,拉伸试验均断裂在热影响区,断后伸长率为9.33%～10.21%,断裂时存在颈缩现象,为韧性断裂。随着热输入的增加,粗晶区马氏体板条束宽度增大,未完全相变区...     

X100管线钢焊接接头组织对其断裂性能的影响

通过调整焊接线能量研究了X100管线钢CO2气体保护药芯焊焊接接头的组织及其对维氏显微硬度和断裂韧性(CTOD)的影响规律.结果表明:和15kJ/cm焊接线能量相比,30kJ/cm线能量下焊接接头的显微硬度较低,粗晶区的断裂韧性也较低,其主要原因是30kJ/cmm焊接线能量下组织中的贝氏体含量减小使得材料强度降低.     

线能量对挤压AZ91D镁合金GTAW焊接接头组织与性能的影响

通过显微组织观察、晶粒尺寸定量分析、显微硬度测试和拉伸实验等手段,系统研究了线能量变化对热挤压AZ91D镁合金钨极氩弧焊接接头微观组织、显微硬度和极限抗拉强度的影响.结果表明:线能量过低时,焊缝易出现未焊透和气孔缺陷,随着线能量的增加,熔合区和热影响区的晶粒尺寸均增大.线能量的增加导致热影响区和熔合区中的低熔共晶产物由连续状向颗粒状转变.适当的增加线能量有助于提高焊接接头平均显微硬度和极限抗拉强度,但过高的线能量会导致焊接接头的平均显微硬度和极限抗拉强度下降.这是因为当线能量增大到一定程度时,晶粒尺寸(霍尔-佩奇效应)、锌元素蒸发和过时效对金属材料强度产生的作用大于弥散强化(奥罗万强化机理)对材料强度产生的影响,霍尔-佩奇效应对材料性能的影响占主导地位.     

不锈钢与渗碳钢惯性摩擦焊接头的组织与性能

目的 研究0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢与20CrMnMo渗碳钢的惯性摩擦焊焊接接头的组织与力学性能。方法 通过金相、能谱分析、显微硬度、拉伸试验对焊接接头进行组织与力学性能分析。结果 焊接试样上0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢一侧飞边尺寸比20CrMnMo渗碳钢一侧飞边小;焊接接头熔合区仅为50 μm,熔合线附近元素扩散层很窄,其中0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢仍为奥氏体组织,20CrMnMo钢组织由铁素体与珠光体转变为马氏体与索氏体,20CrMnMo一侧热力影响区组织为细小的片状珠光体与铁素体;焊缝区的显微硬度为358HV,高于2种母材;焊接接头抗拉强度大于590 MPa,断后伸长率大于32%,断裂位置均在0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢母材一侧。结论 采用惯性摩擦焊工艺可实现不锈钢与渗碳钢的高强连接。     

102钢的显微组织形态与室温力学性能的关系

对若干具备正常或老化组织形态的102钢试样进行室温抗扭强度和硬度试验,研究了组织形态与力学性能的关系.结果表明:正常组织形态的试样的室温抗拉强度和硬度偏标准上限,随着组织老化级别的提高,室温抗拉强度和硬度降低,组织老化达到4级时,室温抗拉强度和硬度已接近标准下限.     

12 mm厚TC4钛合金激光-MIG复合焊接头组织与性能研究

目的 探究TC4激光-MIG复合焊接头显微组织与基本力学性能之间的联系,分析接头不同区域的断裂行为。方法 利用激光-MIG复合焊制备TC4钛合金对接接头,采用光学显微镜和扫描电镜观察接头焊缝区、热影响区及母材的显微组织,在室温下进行了显微硬度测试、拉伸性能测试与断裂韧性测试,并对试样断口进行了观察分析。结果 接头的焊缝区组织为粗大的β相柱状晶,晶内纵横分布着αʹ针状马氏体和针状α相,靠近焊缝一侧的热影响区则由针状αʹ相、α集束与少量细小的块状α相构成。随着远离焊缝中心,母材侧热影响区组织转变为块状的α相、少量α集束及初生β相,并最终趋于与母材组织相似。热影响区的显微硬度值达到最大,这是因为该区域存在比焊缝区更为细小的针状αʹ相。接头的平均抗拉强度和断后伸长率分别为1 020.22 MPa和7.38%。接头在拉伸时主要在焊缝区发生断裂。焊缝区展现出比母材区和热影响区更优异的断裂韧性,平均值为87.14 MPa.m^1/2,焊缝区内纵横交错的网篮组织与集束是其断裂韧性较高的主要原因。结论 在TC4钛合金的激光-MIG复合焊过程中,针状α相和αʹ马氏体的存在会提高焊缝的显微硬度和断裂韧性,但相较于母材塑性没有提升,通过调控焊缝区显微组织结构,可以获得所需性能的接头。     

退火工艺对H62黄铜显微组织与力学性能的影响

采用不同的加热温度和冷却方法对H62黄铜进行退火工艺试验,对退火处理后H62黄铜的显微组织、硬度及抗拉强度进行了分析。结果表明:在600~750℃退火温度范围内,H62黄铜出炉后直接空冷得到的显微组织均为α+β相,且随着退火加热温度的升高,显微组织中的β相逐渐增多,材料的硬度和抗拉强度逐渐升高,且抗拉强度均高于技术要求;H62黄铜经650℃退火保温后先随炉缓冷至500℃再出炉空冷,可得到单一均匀的α相组织,材料的硬度和抗拉强度均最低,且抗拉强度满足技术要求。     

车用TRIP590钢光纤激光焊接接头组织与性能研究

为了促进先进高强钢激光焊接技术的发展,采用光纤激光器对1.5mm厚的TRIP590钢板进行焊接,对焊接接头的微观组织、硬度以及拉伸性能进行了研究,分析了焊接速度对组织、性能的影响。结果表明:焊缝组织主要为板条状马氏体,热影响区可分为完全淬火区和不完全淬火区。焊接接头硬度分布不均匀,在热影响区或焊缝处硬度最高。随着焊接速度提高,热影响区马氏体含量增多,贝氏体含量减少,热影响区和焊缝组织变得细小。焊接速度为3~5m/min时,拉伸试样均断裂在母材,断后延伸率均超过30%,随着焊接速度提高,断后延伸率也有所提高,强塑积(PSE)均在20000MPa%以上,拉伸变形过程中相变诱发效应显著,大部分残余奥氏体转变为马氏体,在提高材料塑性的同时也提高了强度,实现了高强度和高塑性的统一。     

激光熔覆与等离子熔覆的镍基合金熔覆层组织和性能对比

在低碳钢等廉价金属表面熔覆一层高强高韧或高耐蚀性的熔覆层可极大提高材料的使用性能及利用率,但是不同熔覆方法对熔覆层组织和性能可能会造成不同影响。利用激光熔覆和等离子熔覆技术分别在Q345基材表面熔覆镍基合金粉末,获得具有一定厚度的熔覆层。通过对2种熔覆方法获得的熔覆层进行微观组织、冲击韧性以及耐磨损性能对比分析可知,激光熔覆镍基合金的熔覆层组织细密,冲击吸收功略低于等离子熔覆试样,但稳定性优于等离子熔覆层,耐磨损性能及表面硬度明显优于等离子熔覆层。     

活性剂对铁素体不锈钢A-TIG接头熔深及组织性能研究

目的 选用430铁素体不锈钢作为研究对象,对比研究添加SiO2、TiO2、Cr2O3和未添加活性剂对A-TIG焊接接头显微组织和力学性能的影响。方法 采用3种活性剂涂覆在430铁素体不锈钢上进行A-TIG试验,分析活性剂对接头熔深、组织、性能、元素含量的影响情况。结果 同一焊接工艺参数下,活性剂的加入均能提高焊缝的熔深和深宽比,减少熔宽;其中,SiO2为活性剂时获得了最佳的焊缝几何形貌。同时,对比常规TIG焊接(未添加活性剂)接头的显微组织及力学性能可知,活性剂的加入并未改变焊接接头的显微组织且无新相的生成;活性剂的添加能够细化接头组织,从而使得接头硬度有所提高。结论 活性剂的加入能够显著增加铁素体不锈钢TIG焊缝熔深,改善接头组织,提高接头硬度。     

35SiMn钢等离子堆焊不锈钢粉的组织及性能研究

目的采用等离子弧作热源在35SiMn钢表面进行高硬度马氏体不锈钢粉末的堆焊,分析堆焊件组织梯度及性能分布规律。方法采用多木DML-V03BD等离子焊机及YASKAWA六轴机器人在35SiMn钢表面堆焊高硬度马氏体不锈钢。借助Nikon ECLIPSE MA200倒置显微镜观察堆焊件凝固组织形态,借助SU3500钨灯丝扫描电镜对元素分布进行表征,借助XRD-7000SSHIMADZU分析堆焊层的物相组成。采用INSTRON1195电子拉伸试验机检测堆焊件的结合强度,采用HXD-1000TMC维氏硬度计检测堆焊件沉积方向的硬度分布。结果在所选堆焊工艺下,沉积层主要由α-(Fe,Cr)相组成,晶粒内部为马氏体相。堆焊层的显微硬度在HV0.5500～HV0.5600之间波动,热影响区的硬度随着界面距离的变化而先增大后降低又增大,最低硬度降至HV0.5241。结论堆焊接头拉伸试样断裂位置在热影响区,抗拉强度为960MPa。当电流为130A、焊枪移动速度为20 cm/min、送粉速率为20 r/min时,堆焊件的抗拉强度可达基材的87%。     

2024-T4铝合金光纤激光填丝焊缝成形与组织性能的相关性

2024-T4铝合金光纤激光填丝焊缝横截面分为钉头形和近X形2种典型形貌,对比分析了该2种形貌的焊缝成形与组织形态、显微硬度和接头拉伸性能的相关性。结果表明:近X形横截面的焊缝在焊接过程中更加平稳,焊接飞溅更少。焊缝区的组织特征为垂直于熔合线相对生长的柱状晶组织和焊缝中心的等轴晶组织。钉头形焊缝中心晶粒的二次枝晶较发达,逐渐形成等轴树枝晶,而近X形焊缝中心晶粒相对细小,呈现为等轴胞状晶。与钉头形横截面的接头相比,近X形横截面的接头焊缝区析出的强化相θ(Al2Cu)相对较多,平均显微硬度值略高,热影响区的软化现象逐渐减弱,接头强度和塑性略低。