焊后热处理对X52管线钢水下摩擦塞焊接头断裂韧性的影响

采用裂纹尖端张开位移(Crack tip opening displacement, CTOD)试验方法对X52钢水下等静压摩擦圆锥塞焊接头的断裂行为进行试验研究,探讨了焊后热处理温度对接头不同位置的微观组织及断裂韧性的影响。结果表明,由于焊缝中心产生明显不均匀淬硬马氏体及少量魏氏组织,焊态下焊缝中心CTOD平均值仅为0.103 mm,明显低于母材断裂韧性。随着焊后热处理温度从500 ℃增加到800 ℃,焊缝中心区域不均匀淬硬组织转变为回火组织并趋于均匀化,这使得焊缝中心区域抗断能力获得有效提高;在800 ℃热处理后焊缝中心CTOD平均值可达到0.8 mm以上。但由于结合区中夹杂物的存在,经适当温度的焊后热处理后,焊缝结合区断裂韧性的提高仍非常有限,800 ℃热处理后结合区CTOD值最高可达到0.3 mm。接头结合区的抗断裂能力是影响水下摩擦圆锥塞焊修复技术应用的关键因素。     

轴向压力对异种钢水下摩擦锥塞焊接头组织及力学性能的影响

在X52管线钢上采用Q345塞棒进行水下摩擦锥塞焊工艺试验研究,讨论轴向压力对塞焊接头组织和力学性能的影响. 结果表明,对给定7 000 r/min焊接转速在30 kN轴向压力下,塞焊缝底部圆角过渡处易产生未结合缺陷,随着轴向压力增加达到35 kN以上,可以获得完全结合的致密塞焊缝,焊缝顶锻区及底部圆角过渡处的热影响区也不断扩大. 由于水介质快速冷却作用,焊缝区组织特征比较复杂,主要由板条状马氏体和板条状贝氏体组成,硬度分布不均匀并产生明显淬硬现象其硬度可达450 HV1. 在0 ℃下焊缝中心冲击吸收能量也会随着轴向压力的增加而不断提高,最高可以达到62 J,但远低于母材的267 J.     

LY12铝合金摩擦塞焊接头组织分析

在介绍摩擦塞焊原理和优点的基础上,经过初步试验,分析了LY12铝合金摩擦塞焊接头的金相组织和硬度分布.结果表明,LY12铝合金摩擦塞焊接头明显分为五个区域,即母材、母材与塑化区Ⅰ过渡区、塑化区Ⅰ、塑化区Ⅰ和塑化区Ⅱ之间的过渡区、塑化区Ⅱ.其中塑化区Ⅰ和塑化区Ⅱ的材料发生了强烈的变形和流动,但流动方式和变形方式不同;硬度分布则是从母材区开始,硬度值逐渐下降,在塑化区Ⅰ达到最低值,随后硬度值逐渐增大,在塑化区Ⅱ趋于稳定且与母材硬度值相当.     

X52管线钢水下摩擦圆锥塞焊接头组织特征

对X52管线钢进行了水下摩擦圆锥塞焊工艺试验，对不同焊接工艺参数下接头的微观组织进行了金相显微镜及扫描电镜观测，探讨了工艺参数对X52管线钢水下摩擦圆锥塞焊接头组织的影响. 结果表明，接头可以分为锻造区、最终摩擦界面、剪切变形区、结合区及热影响区. 其中剪切变形区呈层状结构，所形成的焊缝微观组织极不均匀，且出现粗大晶粒. 相比于焊接转速，轴向压力对X52管线钢水下摩擦塞焊接头组织的影响更显著. 摩擦塞焊接头组织与传统摩擦焊接头晶粒细化的特征不同，这是由于在“封闭式”摩擦焊过程中塞焊缝主要由剪切变形区组成.     

TC21钛合金线性摩擦焊接头组织及性能分析

本文对TC21钛合金进行线性摩擦焊接试验,采用OM、SEM等测试手段对接头各区域显微组织演变规律进行了分析,并通过显微硬度仪和电子万能试验机对接头显微硬度及拉伸性能进行测试。结果表明：TC21钛合金线性摩擦焊可以得到良好的焊接接头,接头明显分为母材区、热力影响区和焊缝区;焊接过程中焊缝区发生了相变及动态再结晶过程,形成细小的再结晶晶粒,板条状α相在晶界处析出,针状马氏体α′相在晶粒内部析出,并有少量的残余α相保留至室温;热力影响区主要以变形α相为主,随着向两侧母材靠近,再结晶程度逐渐减弱,α相比例逐渐增加。由于飞边形成阶段及焊后冷却速率大小不同,导致沿着焊缝中心向飞边端部靠近,晶粒尺寸逐渐变大。TC21钛合金线性摩擦焊接头显微硬度呈拱形分布,焊缝中心显微硬度值达到最大值460HV,拉伸性能测试结果表明,接头强度与母材相当。     

DH36钢水下摩擦塞焊工艺及力学性能

文中通过工艺试验研究了DH36钢水下摩擦塞焊工艺窗口及焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,在焊接转速较低时,焊接接头根部容易形成“未结合”焊接缺陷,提高焊接转速可有效避免缺陷的形成;焊接转速为7500r/min、轴向压力在30~45kN范围是较适宜的焊接工艺参数;焊接接头焊缝组织主要为板条马氏体和贝氏体,焊接热影响区的组织主要为贝氏体;焊接接头的拉伸性能和冲击性能均随焊接转速的提高有不同程度升高,但随轴向压力的变化不具有明显规律性;在较优的焊接工艺参数下（焊接转速7500r/min、轴向压力40kN）焊接接头屈服强度为370MPa,抗拉强度为530MPa,断后伸长率为22.5%,结合线处0℃冲击吸收功为42.5J。     

异种铝合金搅拌摩擦焊搭接接头的显微组织与硬度研究

采用搅拌摩擦焊对异种铝合金6061-T6(上板)和A356-T6(下板)进行搭接焊,用体式和光学显微镜观察搭接接头的组织形貌,并测试其显微硬度.结果表明:在适当的工艺参数条件下,可以获得表面成形良好、内部无明显缺陷的搭接接头.在焊核区,两板间存在明显的界面,且位置较原位置整体上移,前进侧界面处呈锯齿状,界面由两种铝合金组织交替镶嵌而成,而后退侧界面则呈曲线状.两板均呈现典型的搅拌摩擦焊接头组织:焊核区由细小的等轴晶组成,而热影响区组织与母材相似,晶粒有细微粗化,热机影响区晶粒被拉长、弯曲,有明显的塑性流动.两板焊缝区显微硬度比各自母材均有不同程度的降低,且上板6061-T6降低幅度较大,焊后最大硬度约为母材的65%.     

不同环境压力下X65管线钢焊接接头的组织及硬度

对API X65管线钢进行模拟高压干法水下焊接,对不同环境压力条件下(0.1,0.3,0.5,0.7 MPa)焊接接头的显微组织及硬度进行测试,分析环境压力对焊接接头组织和性能的影响。结果表明:X65管线钢的组织由铁素体、珠光体和上贝氏体组成。不同环境压力下焊缝的显微组织均为铁素体、珠光体和少量的碳化物;热影响区的组织均为针状铁素体和少量的珠光体。热影响区熔合线附近的硬度较高,远离融合线处硬度降低,并逐渐接近母材金属的硬度。环境压力对焊接接头的显微组织及硬度的影响不大。     

X52管线钢摩擦塞焊工艺与接头组织性能

在自主设计研制的摩擦叠焊系统上对X52管线钢进行了摩擦塞焊工艺试验。观察和测试了接头的微观组织和力学性能。结果表明,摩擦塞焊工艺获得的接头强度比母材高,拉伸断口全部位于远离焊缝的母材;随着离焊缝中心距离的减少,硬度值逐渐增加,在焊缝中心附近达到最大260HV;焊缝中心0℃冲击功为109J,略低于结合界面处的119J。与母材290J的冲击功实测值相比,接头韧性降低的原因是由于焊接热循环过程中在焊缝及热影响区产生了粗大的贝氏体等组织。     

淬火状态下45钢线性摩擦焊接头的组织变化及性能特点

对淬火状态下的45钢进行了线性摩擦焊接试验,分析了焊接接头的组织变化特点,并对接头的拉伸性能和显微硬度进行了测试.结果表明,接头分为明显的焊缝区、热-结构影响区和热影响区三个区.与母材的马氏体组织相比,接头发生了明显的组织转变,并表现出一定的显微硬度分布.接头的拉伸性能优于母材.     

高氧TC4/TC17钛合金线性摩擦焊接头组织特征及力学性能

对高氧TC4/TC17异质钛合金进行线性摩擦焊试验,研究了焊接接头各区域组织特征、焊接界面合金元素扩散行为及力学性能. 结果表明,焊接过程中焊缝区发生了相变及动态再结晶,形成细小的等轴晶粒. 高氧TC4侧焊缝区形成针状马氏体,TC17侧形成亚稳定β相;两侧热力影响区晶粒均发生了破碎,沿着振动方向拉长. 焊后冷却阶段在焊合线附近出现合金元素扩散现象,扩散区域狭窄. 焊缝中心处显微硬度值最高达到420 HV,高氧TC4侧显微硬度随着靠近母材而逐渐降低;TC17侧显微硬度随着远离焊缝中心迅速升高. 拉伸性能测试结果表明,接头抗拉强度与高氧TC4母材相当.     

铝合金搅拌摩擦焊异种焊接头的显微组织和力学性能

对8mm厚6082/5083铝合金进行了搅拌摩擦焊焊接,焊后通过金相分析、拉伸试验和断口形貌观察等方法研究了搅拌摩擦焊异种焊接头的显微组织和力学性能.研究结果表明:在旋转速度800 r/min、焊接速度120 mm/min工艺条件下,接头表面成形良好,内部无明显缺陷.焊核区是由细小的等轴晶组织构成;前进边和回转边的界面形态差异较为明显,前进边的组织形貌呈花纹状,由两种铝合金组织交互融合而成,但回转边组织形貌则呈曲线状,明显将两种组织分开.断口形貌分析显示,接头断裂模式为脆性断裂.     

抽油杆摩擦焊接头组织和性能

对抽油杆摩擦焊接头的形成过程、金属流线的走向、金相组织、硬度分布等方面进行了分析.材料合金元素和焊后热处理方式直接影响到焊接接头的组织和性能,利用显微硬度测试的方法,对抽油杆摩擦焊接头各部位进行硬度检测、冲击试验,揭示了摩擦焊接头不同部位组织、性能的分布规律.     

超高强度钢35CrMnSi惯性摩擦焊接头组织与性能

对35CrMnSi超高强度钢进行了惯性摩擦焊试验研究,对热处理前后焊接接头组织、显微硬度进行分析测试,并对热处理后焊接接头进行了拉伸性能、冲击性能及拉伸断口分析。结果表明:焊后接头焊缝组织为板条马氏体与残余奥氏体,热力影响区组织为细小的马氏体、索氏体、珠光体和铁素体混合组织;热处理后焊缝组织为回火马氏体与少量铁素体;摩擦焊接头焊缝区的硬度高于热力影响区和母材,热处理后焊接接头硬度趋于一致,焊接接头抗拉强度大于1 890 MPa,断后伸长率大于7. 5%,焊缝区拉伸断口为混合断口;焊接接头冲击吸收能量大于18. 5J。     

ODS钢搅拌摩擦焊接头的微观组织及其高温力学性能

采用搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)技术对氧化物弥散强化(oxide dispersion strengthen,ODS)铁素体钢进行了焊接,并对焊接工艺进行了优化. 当转速为150 r/min,焊接速度为30 mm/min时可以获得无焊接缺陷的ODS钢焊接接头. 结果表明,采用FSW焊接的ODS钢接头的微观组织出现明显的洋葱环结构,搅拌区为等轴再结晶晶粒,前进侧热机影响区表现出明显的塑性流动的特征,热影响区的晶粒较母材也发生了明显改变. 接头的高温拉伸性能偏低,但经过温度1 150 ℃,时间1 h的热处理后,其高温拉伸性能得到大幅提高,与母材拉伸性能接近.     

惯性摩擦焊接头组织与性能分析

采用惯性摩擦焊方法进行了CH4169高温合金的焊接,用金相显微镜、扫描电镜下EDS分析和硬度试验等方法分析了接头组织和性能,结果表明：惯性摩擦焊焊缝与母材无明显界线,结合良好,焊缝成份均匀与母材基本相同,接头硬度分布均匀,为其在工程实际中的应用提供了有效而可靠的技术保证。     

钛合金线性摩擦焊接头焊接缺陷分析

本文选用几种不同工艺参数对TC17钛合金进行线性摩擦焊试验。采用填埋热电偶的方法测量焊接过程中界面温度,运用光学显微镜、扫描电子显微镜等测试手段对接头焊接缺陷进行深入分析,利用显微硬度仪测量了两种不同参数下接头的显微硬度分布。研究表明：当振幅a=1mm时,焊接过程中热输入严重不足,无法得到良好的焊接接头,焊接过程中界面最高温度仅达到相变点附近,而采用a=3mm焊接时,界面温度可以达到1170℃。振幅a=1mm得到的TC17(α+β)/TC17(β)钛合金线性摩擦焊接头界面会出现孔洞、磨损颗粒、氧化物及夹杂、局部未焊合等焊接缺陷。显微硬度测试结果表明：在a=3mm参数下接头焊缝中心显微硬度值最低,相反残留氧化物及夹杂的存在使得振幅a=1mm时得到的接头焊缝中心显微硬度值达到最大。     

镁合金AZ31搅拌摩擦焊接头的微观组织

采用搅拌摩擦焊接法焊接了镁合金AZ31, 研究了焊接参数对焊接接头微观组织和显微硬度的影响. 结果表明 焊接接头成形良好, 焊缝没有气孔、裂纹和夹渣, 焊缝区的显微硬度比母材稍有降低, 但降低幅度不大.     

低碳钢闪光焊与摩擦焊接头性能和金相组织的对比研究

本文对20号钢的闪光焊及摩擦焊接头组织及性能进行了全面系统的理论研究。文中提供了两种工艺方法接头性能的具体数据。应用位错理论、低碳钢的冷脆倾向理论,分析对比了两种焊接工艺接头的性能,性能变化规律以及出现性能差异的原因。透射电镜观察发现接头存在高密度位错和少量板条马氏体。     

6061铝合金厚板搅拌摩擦焊接头组织与耐蚀性

采用搅拌摩擦焊对30 mm厚的6061铝合金进行了双面对接焊,分别采用金相显微镜、显微硬度仪和电化学工作站对焊接接头的组织、硬度和耐蚀性能进行观察、测量和研究。金相观察显示,双面搅拌摩擦焊焊缝前进侧与母材有明显的分界,后退侧分界模糊;焊核区呈均匀细小的等轴晶。硬度测试表明,搅拌摩擦焊接接头硬度呈“W”形特征分布,硬度最低值出现在前进侧热影响区。腐蚀试验表明,双面焊焊核重叠区腐蚀电流(2.396 3×10-5A/cm2)较大,一旦开始腐蚀,腐蚀速度很快,耐腐蚀能力相对较差。