6mm厚304奥氏体不锈钢激光焊接工艺规律的研究

采用光纤激光器对6mm厚的304不锈钢进行焊接试验,通过对不同工艺参数下的焊接接头显微硬度、拉伸性能及显微组织进行测试与观察,研究激光功率、焊接速度对焊接接头中心等轴晶晶粒大小、柱状晶宽度的影响规律以及力学性能的影响规律.结果 表明:焊接接头硬度都比母材大,热影响区的硬度与母材接近;增大激光功率或减小焊接速度,焊缝柱状晶宽度以及中心等轴晶晶粒都逐渐增大,焊缝显微硬度逐渐减小,焊缝抗拉强度先增大后减小;当激光功率为2.9KW时,焊缝抗拉强度达到最大值711.5MPa,抗拉强度与母材强度接近,继续增加激光功率,焊缝组织粗化,焊接接头抗拉强度降低.     

预热及保温对严寒环境X80钢管道全自动外焊焊缝组织与性能的影响

研究了-30 ℃严寒环境下采用不同预热及保温措施进行电弧焊接的X80钢,观察了不同焊接条件下接头各区域的显微组织特点,通过硬度测试、拉伸试验、低温冲击试验对接头的力学性能进行了表征。研究结果表明：严寒环境下焊接得到的X80钢焊缝以柱状晶为主,填充区主要由针状铁素体、先共析铁素体及少量魏氏组织组成,随着预热及保温温度升高,魏氏组织的尺寸和数量都有所减小;接头硬度的极大值与极小值分别出现在热影响区的粗晶区与不完全重结晶区,随着预热及保温温度的升高,接头的整体硬度降低,焊缝区域的低温冲击韧性增强,而抗拉强度先提高后降低;预热及保温是接头在严寒环境下获得具有良好综合性能的有效措施,预热及保温温度为100 ℃时接头性能最优。     

AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接头的显微组织及耐腐蚀性能

对AZ31B镁合金板进行了搅拌摩擦焊,研究了焊接接头的显微组织、物相组成、硬度及耐腐蚀性能。结果表明:该接头焊核区为细小均匀的等轴晶,热机械影响区晶粒得到细化但沿金属塑性流动方向被拉长,热影响区的显微组织与母材区的比较接近,但其晶粒略粗大;与接头母材区相比,焊缝的物相组成未发生变化,各区的硬度有所降低且硬度随距焊缝中心距离的增加呈先减小后增大的变化趋势,硬度最低处位于热机械影响区内;接头的耐腐蚀性能略低于母材的,浸泡腐蚀后接头表面发生全面腐蚀,但各区域的腐蚀程度并不相同,热机械影响区的腐蚀最严重。     

不同焊接速度下2024铝合金搅拌摩擦焊接头的显微硬度与拉伸性能

对5mm厚2024铝合金板进行了不同焊接速度(20～100mm·min-1)下的搅拌摩擦焊,研究了焊接接头的显微硬度与拉伸性能。结果表明:接头在垂直于焊缝方向上的显微硬度整体呈W形分布,焊核区显微硬度高于热影响区与热机影响区的,但仍低于母材的,热影响区和热机影响区过渡位置的显微硬度最低;随焊接速度的增大,焊核区的平均显微硬度升高,焊接接头的抗拉强度和伸长率均呈先增大后略微降低的趋势;当焊接速度为80mm·min-1时,抗拉强度和伸长率均达到最大值,分别为347.2MPa和7.8%;接头在热机影响区与热影响区边界发生剪切断裂,断裂位置与显微硬度最低位置相吻合,接头的断裂方式为韧性断裂。     

6061铝合金激光填丝焊接接头的组织与力学性能

通过显微硬度计、拉伸试验机、扫描电镜和X射线衍射仪等研究了激光填丝焊接6mm厚6061铝合金接头的显微组织和力学性能。结果表明:焊缝中心区域的显微组织为等轴晶,由α-Al固溶体组成,无β(Mg_2Si)强化相析出,近熔合区的焊缝组织为柱状晶;焊接接头焊缝的硬度最低,约为73HV,母材的硬度最高,约为110HV,随着距焊缝中心距离的增大,热影响区的硬度先呈波浪式增大,在距焊缝中心2.2~3.8 mm处有所下降,此外为热影响区软化区,在距焊缝中心3.8~4.4mm处又快速增大;焊接接头的抗拉强度为234 MPa,约为母材的71%,高于熔化极惰性气体保护焊接接头的;焊接接头均在焊缝处断裂,接头与母材均为韧性断裂。     

60mm厚Q345钢板电子束焊接接头的显微组织及硬度分布

利用电子束焊接方法焊接了60mm厚Q345钢板,研究了接头焊缝区的显微组织及显微硬度分布。结果表明:电子束焊接能够一次性焊透60mm厚Q345钢板,得到成形良好且没有明显气孔、裂纹等缺陷的焊接接头,焊缝深宽比很大,约15∶1;焊缝中心顶层由先共析铁素体、侧板条铁素体和针状铁素体组成,沿着焊缝深度方向铁素体数量减少、板条状马氏体和针状铁素体数量增加且针状铁素体间距变小,晶粒尺寸减小;从焊缝顶层到底层,焊缝中心的硬度呈波动性增大趋势,焊缝区的显微硬度高于母材和热影响区的,且沿着深度方向焊缝区硬度的增长速率明显增大。     

短时间焊后热处理对S32101双相不锈钢板激光焊焊缝组织和性能的影响

对厚度为6.5 mm的S32101双相不锈钢板进行激光焊接,并进行不同温度(800～1 100℃)和不同保温时间(0～180 s)的焊后热处理,研究了焊后热处理对焊缝显微组织和性能的影响。结果表明：热处理后焊缝中奥氏体含量高于焊态焊缝,并且其含量随保温时间的延长整体呈增大的趋势,随热处理温度的升高整体呈先增大后减小的趋势;在1 000～1 100℃下保温0～180 s后焊缝中的奥氏体体积分数均超过30%,热处理温度为1 075℃时奥氏体体积分数最高;热处理后焊缝的平均显微硬度低于焊态焊缝,与母材相近;在热处理温度为1 075℃,保温时间为0下,焊缝的自腐蚀电位与焊态焊缝相近,当保温时间延长至180 s时,自腐蚀电位提高,腐蚀倾向降低。     

Q690ZM中锰钢的焊接冷裂纹敏感性

采用Ar-CO2气体保护焊通过最高硬度试验和斜Y型坡口焊接冷裂纹试验,研究了Q690ZM中锰钢的焊接冷裂纹敏感性.结果表明:当焊接热输入由10 kJ·cm-1增加至20 kJ·cm-1或预热温度由20℃升高至200℃时,中锰钢焊接热影响区的显微硬度均略微降低,最高硬度均高于430 HV,焊接冷裂倾向严重;当焊接热输入为15 kJ·cm-1,预热温度由100℃升高至200℃时,斜Y型坡口焊接裂纹试验中试验焊缝的表面裂纹和根部裂纹逐渐消失,断面裂纹率降低至9.09％.为防止冷裂纹的产生,中锰钢焊前必须进行150～200℃的预热,并进行相应的焊后热处理;粗晶热影响区中粗大的马氏体板条晶体学取向差小,大角度晶界密度低,抵抗解理裂纹扩展的能力弱,因此焊接冷裂纹萌生后沿紧邻熔合线的粗晶热影响区扩展.     

高氮钢双面双弧TIG焊接接头组织性能研究

采用双机器人协同双面双弧TIG焊接方法,通过使用不同比例混合的Ar-N_2保护气对高氮奥氏体不锈钢进行TIG焊接,分析了焊接接头显微组织、硬度和力学性能,研究了N_2的加入对焊接接头组织性能的影响。结果表明,焊缝凝固模式始终为A模式,但是N_2的加入会改变焊缝区微观组织形貌;硬度测试显示,焊缝区硬度值均低于母材硬度值并高于热影响区硬度值;接头抗拉强度先增大后减小,拉伸断口为韧性断裂,且均断裂于焊缝位置;     

钎焊温度对YG8硬质合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢钎焊接头组织与力学性能的影响

以L304银焊片为钎料,对YG8硬质合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢进行高温氩气保护钎焊,通过显微组织观察、能谱分析、硬度测试、室温剪切试验等,研究了钎焊温度对钎焊接头组织及力学性能的影响。结果表明:随着钎焊温度的升高,接头焊缝的组织更加均匀致密,钎料逐渐熔化且充分填充焊缝,钎焊质量变好,但当钎焊温度高于920℃时,钎焊接头出现过热现象,组织粗大,钎焊质量变差;随着钎焊温度的升高,钎焊接头的剪切强度和显微硬度均呈先增大后减小的趋势;当钎焊温度为910℃时,钎焊接头的剪切强度为147.5MPa,显微硬度为194HV,钎焊接头的综合力学性能最好。     

不同冷却条件下激光焊接接头性能研究

分别利用焊后空冷和随焊水冷两种随焊冷却方式对2 mm厚低碳钢板进行光纤激光焊接。选择不同激光功率、焊接速度和离焦量进行试验。分析焊后空冷条件下和随焊水冷条件下两种焊接接头成形、金相组织和显微硬度。研究结果表明,随焊水冷条件下的焊缝宽度和热影响区宽度分别小于焊后空冷条件下的焊缝宽度和热影响区宽度;在热输入相等和正离焦的前提下,熔宽随着离焦量的减小而增大。两种冷却条件下的焊缝组织为板条状先共析铁素体和珠光体。随焊水冷条件下热影响区晶粒尺寸较焊后空冷下的晶粒有明显细化。空冷条件下焊缝中柱状晶的生长方向与焊缝中心线成70°~80°,而随焊水冷条件下的柱状晶生长方向几乎与焊缝中心线垂直。焊后空冷和随焊水冷的焊缝区域平均硬度分别为316.7 HV0.2和331.5 HV0.2,均高于母材硬度平均值181.8 HV0.2;同时,随焊水冷条件下焊缝硬度稍高于焊后空冷条件下的焊缝硬度。     

钛合金裂纹激光修复工艺研究

采用CO2激光器对TC2钛合金板材进行焊接,通过显微组织、显微硬度对比,优化工艺参数,获得了焊缝外形平整、组织细密、变形小的焊接接头,实现了TC2钛合金的激光精密焊接.激光焊焊缝区的组织较均匀,为典型网篮组织,热影响区较窄,为等轴晶.晶粒度在热影响区较高,从焊缝到基材呈先升后降趋势.焊缝中心显微硬度可达HV420,高于基体约HV80,热影响区的硬度最低,约为HV300～330.     

预热铝合金搭接激光焊

为了研究预热对铝合金搭接激光焊的影响,使用Nd: YAG激光器和1.4 mm厚的5A03H24铝合金板材,分别在无预热和预热300 ℃条件下进行了搭接激光焊试验.结果表明,预热可在熔深、熔宽、热影响区宽度和拉剪力基本不变的同时大幅度提高焊接速度.预热高速焊接与无预热激光焊相比,焊缝中Mg元素质量分数无显著区别;拉伸断口显微组织都属于微孔聚集型塑性断裂;焊缝组织都由柱状枝晶和等轴树枝晶组成,并且熔合线附近的柱状枝晶组织相近;焊缝和母材硬度比无预热时有所下降,其中焊缝下降幅度大于母材.     

G20Mn5铸钢MAG焊接接头的组织与力学性能

采用单面两道焊方式对8 mm厚G20Mn5铸钢板进行熔化极活性气体保护电弧(MAG)对接焊,研究了接头的显微组织、硬度、拉伸性能、疲劳性能。结果表明:接头表面成形良好,无明显的焊接缺陷;接头由母材、热影响区、焊缝组成,其中热影响区可分为不完全正火区、正火区和过热区;由母材到焊缝中心,接头硬度整体呈先升高后降低的趋势,熔合处的硬度最高,达到70HRB左右,焊缝的硬度为55～60HRB,略高于母材的;接头的抗拉强度明显高于母材的,而断后伸长率低于母材的;接头的高周疲劳强度与母材的相当,且断裂位置均位于热影响区。该接头的性能满足设计要求。     

焊接速度对DP590双相钢板激光焊接接头组织和性能的影响

利用光学显微镜、拉伸试验机及硬度计等研究了焊接速度对激光焊接DP590双相钢板接头组织和性能的影响。结果表明:该接头组织主要由马氏体和贝氏体组成,随着焊接速度的增加,焊缝中马氏体板条变得细短且体积分数增大,热影响区组织逐渐细化;接头表面硬度以焊缝为中心呈对称分布,且从焊缝至母材整体呈下降趋势,焊缝区的显微硬度较高,约为母材的1.6倍;接头试样拉伸后均在母材区发生断裂,不同速度焊接后DP590钢板接头的抗拉强度均不低于母材的,伸长率与母材的相当,焊接速度对接头拉伸性能的影响很小。     

焊接速度对TA2工业纯钛激光焊接接头性能的影响

在不同焊接速度(1.0,1.2,1.6m·min~(-1))下对TA2工业纯钛进行激光焊接,研究了焊接速度对接头显微组织、扩孔性能、冲压性能和拉伸性能的影响。结果表明:当焊接速度为1.0,1.2m·min~(-1)时,接头焊缝中心的显微组织为粗大α晶粒和少量针状α晶粒,当焊接速度为1.6m·min~(-1)时,焊缝中心的显微组织为针状α晶粒;接头热影响区的显微组织均为粗大α晶粒和不规则锯齿状α晶粒;随焊接速度的增大,接头的晶粒尺寸减小;随着焊接速度的增大,接头的扩孔率及杯突值增加,当焊接速度为1.6m·min~(-1)时,接头具有最优的扩孔性能、冲压性能和成形性能;接头的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率随焊接速度的增大均呈先增后降的趋势,当焊接速度为1.2m·min~(-1)时,接头的拉伸性能最佳,断裂形式均为韧性断裂。     

NM450耐磨钢板焊接接头的显微组织和力学性能

采用ER50-6焊丝对NM450耐磨钢板进行了CO_2气体保护焊,研究了接头的显微组织、力学性能,以及焊接冷裂纹敏感性。结果表明:焊缝组织为块状铁素体+针状铁素体,热影响区粗晶区和正火区的组织分别为板条马氏体和铁素体+渗碳体;焊缝区、粗晶区、正火区和不完全重结晶区的硬度分别为220,412,234,386HV,马氏体分解导致正火区和不完全重结晶区硬度降低;接头的抗拉强度为768 MPa,焊缝中心、影响区和母材的-20℃夏比冲击吸收功分别为110,140,88J;此钢有一定的冷裂纹敏感性,在环境温度32.6℃、不预热焊接时不会产生裂纹,在环境温度-1.4℃、不预热焊接时,接头根部裂纹率和截面裂纹率均为100%,80℃预热焊接则不会产生焊接裂纹。     

焊接热输入对自保护药芯焊丝焊接X80管线钢接头组织和性能的影响

以自制自保护药芯焊丝为焊接材料,采用单面焊双面成形技术在三种热输入下焊接了X80管线钢板,研究了焊接热输入对接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着焊接热输入的增大,焊缝区针状铁素体量减少,热影响区的显微组织由贝氏体铁素体和粒状贝氏体转变为准多边形铁素体和多边形铁素体;随着焊接热输入的减小,焊缝区和热影响区试样的冲击吸收功均增大,冲击断裂方式由准解理或解理型的脆性断裂向韧窝型的韧性断裂转变;焊缝区和热影响区的硬度低于母材的,且热影响区的硬度略低于焊缝区的,随着热输入的增大,焊接接头的硬度整体有所下降。     

热输入对激光焊接800MPa级微合金化碳锰钢接头显微组织和力学性能的影响

在不同热输入(1.27,1.52,1.90kJ·cm-1)下对800MPa级微合金化碳锰钢板进行了激光对接焊,研究了热输入对焊接接头显微组织、室温拉伸性能和-40℃冲击性能的影响。结果表明:热输入对焊接接头显微组织的影响很小,3种热输入下焊缝区和热影响区粗晶区的显微组织均为板条马氏体,热影响区细晶区的为细晶铁素体及其晶界处的马氏体-奥氏体(M-A)组元,混晶区的为尺寸不等的铁素体和M-A组元;随着热输入的增加,热影响区粗晶区的晶粒尺寸增大,细晶区的变化较小;热输入对焊接接头拉伸性能的影响很小,拉伸断裂位置均位于母材中;随着热输入的增加,焊缝区冲击功先增大后降低,当热输入为1.52kJ·cm-1时达到最大,冲击断口都为韧性断口。     

预热温度对X100管线钢焊接接头临界断裂应力的影响

选用E9010-G焊条,采用手工电弧焊在不同预热温度(80,120,160℃)下对X100管线钢进行了焊接,研究了接头热影响区(HAZ)显微组织和硬度,通过插销试验测试了其临界断裂应力,分析了接头冷裂敏感性。结果表明:焊接接头HAZ组织主要为板条状贝氏体-铁素体(BF),随着预热温度的升高,热影响区组织细化,脆性相M-A组元数量减少,BF板条束逐渐变窄且分布变紧密;焊接接头的临界断裂应力随预热温度升高而增大,HAZ硬度降低;在3种预热温度下,接头的临界断裂应力均大于0.75σs(σs为母材屈服强度),HAZ硬度均小于冷裂纹产生的临界硬度,接头的抗冷裂性能较好。