12Ni3CrMoV钢焊接热影响区的断裂特征

本文采用裂纹张开位移(COD)试验方法,对60公斤级高强钢(12Ni3CrMoV)的热模拟试样,单道焊和多道焊实焊试样,热影响区的断裂韧性和裂纹扩展阻力进行了详细的研究.研究表明,在12Ni3CrMoV钢的焊接热影响区中存在着粗晶区脆化和不完全相变区脆化.粗大的马氏体和焊接过程产生的粒状贝氏体是脆化的内在原因.热模拟试样能够反映热影响区中各种组织的相对韧性次序.在模拟粗晶区中,晶粒度的大小是影响裂纹扩展阻力的主要因素.热模拟粗晶区的断裂韧性最差,而多道焊粗晶区具有较好的韧性,这是因为多道焊的粗晶区中马氏体经过多次热循环回火所致.焊接热模拟试样能够反映热影响区中对应组织的韧性,但利用热模拟试样难以评定实际焊接接头中热影响区的裂纹扩展阻力.     

热输入对Q420FRE钢焊接热影响区组织和力学性能的影响

采用全自动埋弧焊法研究不同热输入对智能型耐火钢Q420FRE焊接热影响区微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着焊接热输入的增大,熔合线及粗晶区组织没有明显粗化,组织类型及组成也没产生明显变化,均由粒状贝氏体和少量针状铁素体组成;细晶区组织为铁素体和珠光体;未相变区组织为粒状贝氏体和针状铁素体。随着热输入的增加,在热影响区Q420FRE钢表现出一定程度的软化,软化区域向母材方向推移并稍有扩大。热影响区Q420FRE钢的高温屈服强度和拉伸强度以及低温冲击韧性随焊接热输入的增加而降低,而其低温冲击韧性在-40℃低温下仍保持在240~330J的高水平。     

钛稀土复合处理对C--Mn钢粗晶热影响区组织及韧性的影响

利用Gleeble-1500D热模拟机进行焊接热影响区热循环模拟实验,研究了在焊接热输入为65 kJ·cm-1时稀土单独处理和钛稀土复合处理对C-Mn钢粗晶热影响区组织及冲击韧性的影响,并利用扫描电镜观察和分析了实验钢中的夹杂物和冲击断口形貌,利用光镜观察了热循环模拟后实验钢中的微观组织.实验结果表明:稀土单独处理和钛稀土复合处理的试样微观组织分别主要是晶界铁素体+块状铁素体+针状铁素体和晶界铁素体+晶内针状铁素体.经稀土单独处理的试样中夹杂物为La2 O2 S+锰铝硅酸盐+MnS复合夹杂;钛稀土复合处理的试样中的夹杂主要是La2 O2 S+TiOx+锰铝硅酸盐+MnS复合夹杂.钛稀土复合处理钢中的复合夹杂更细小,有利于形成细小的晶内针状铁素体.钛稀土复合处理极大地改善了实验钢的焊接热影响区低温冲击韧性,比稀土单独处理对试样的冲击性能提升效果更好.     

热输入对430铁素体不锈钢热影响区组织和韧性的影响

430铁素体不锈钢在焊接时,热影响区晶粒粗化会使接头韧性下降.利用热模拟技术和焊剂带约束电弧超窄间隙焊接方法对430铁素体不锈钢进行试验,得到不同热输入下粗晶区的组织,并测试其韧性性能.结果表明:当热输入低于3kJ/cm时,粗晶区组织主要为板条贝氏体和少量针状铁素体,铁素体晶粒尺寸小于48μm,室温冲击功与母材相当.铁素体晶粒不断长大是造成冲击韧性下降的主要原因.采用超窄间隙焊接方法,可以有效缩短高温停留时间,将铁素体晶粒尺寸限制在50μm以内,从而使韧脆转变温度降低至约-30℃,避免粗晶区韧性下降.     

焊后热处理对管线钢粗晶区韧性的影响

利用焊接热模拟技术,获取粗晶区组织,经过不同的热处理工艺,测定其冲击韧性和硬度,进行了显微组织分析,探讨了焊后热处理对 X52管线钢粗晶区韧性的影响.试验结果表明,X52管线钢粗晶区的韧性随焊后热处理温度的升高呈上升趋势,但低于母材,其硬度随焊后热处理温度的升高略呈下降趋势,但均高于母材.     

焊接热输入对低合金高强钢焊缝组织和韧性的影响

摘要： 针对海上钻井平台桩腿用厚板低合金高强钢Q690E,研究不同焊接热输入对接头焊缝显微组织及冲击韧性的影响.结果表明,当热输入从1.376 MJ/m提高到2.248 MJ/m时,焊缝区冲击韧性先升高再降低.当焊接热输入为1.56 MJ/m时,焊缝区微观组织以针状铁素体为主,低温韧性最好;采用小电流低速焊焊缝区组织更加均匀,冲击断口韧窝区所占比例更大,低温韧性更高;在热输入相同的条件下,单丝熔化极活性气体保护焊焊缝区以针状铁素体和粒状贝氏体为主,低温韧性优于双丝焊.     

Ti-Mg复合脱氧对钢热影响区组织和冲击性能的影响

利用Gleeble-1500热模拟试验机进行焊接热模拟实验,研究16Mn钢经微Ti和Ti-Mg处理后焊接热影响区组织及冲击性能的变化,并利用扫描电镜和能谱分析法观察和分析实验钢的夹杂与冲击断口形貌.Ti和Ti-Mg复合处理试样的热影响区显微组织分别主要是晶界块状铁素体+晶界侧板条铁素体和晶内针状铁索体+晶界块状铁索体.经Ti处理后钢中夹杂物主要为5μm左右的TiOx+MnS复合夹杂,经Ti-Mg复合脱氧后钢中夹杂物主要为2μm左右Ti-Mg-O+ MnS组成的复合夹杂,且后者明显细化了钢中夹杂物尺寸.Ti-Mg复合脱氧试样中存在大量细小夹杂颗粒,一方面可钉扎裂纹,另一方面诱导形成了使大量针状铁素体,大焊接热输入条件下Ti-Mg复合脱氧试样热影响区冲击韧性明显强于单独Ti处理的试样.     

X80管线钢焊接粗晶区组织与韧性的研究

X80钢经焊接热模拟后粗晶区组织明显粗化，韧性显著下降．低碳时在粗晶区中的贝氏体铁素体板条间形成的硬而脆的Fe3C是恶化粗晶区韧性的主要原因．超低碳时在粗晶区中形成的马氏体-奥氏体(M-A)组元的含量比低碳时少，M-A组元中残余奥氏体所占的比例大，由于马氏体中偏聚的碳含量低，因而其塑性好，同时因超低碳抑制了Fe3C碳化物的形成而改善了粗晶区的韧性．     

焊接热循环对P460NL1高强正火容器钢微观组织及低温冲击韧性的影响

采用焊接热模拟技术,结合OM、SEM、TEM及-40℃低温冲击韧性实验,研究了焊接热循环(不同峰值温度和t_(8/5)参数)对P460NL1高强正火容器钢热影响区组织和低温韧性的影响,重点分析了不同焊接热循环中强化相V(C,N)粒子的演变。结果显示,当t_(8/5)同为45 s时,P460NL1钢模拟热影响区的低温冲击韧性随峰值温度的升高大致呈降低趋势,且温度超过1200℃后冲击韧性急剧降低。峰值温度为1350、1200℃且t_(8/5)在15～100 s范围时,模拟的是P460NL1钢焊接热影响区粗晶区,组织主要为铁素体和贝氏体混合组织,此条件下P460NL1钢的低温冲击韧性较低且基本不随t_(8/5)的变化而变化;t_(8/5)为45 s时,峰值温度1100、950℃对应的是焊接热影响区细晶区,此时组织为铁素体+贝氏体+珠光体混合组织,峰值温度870℃模拟的是两相区,主要为铁素体和珠光体组织。利用Thermal-Calc软件计算得到P460NL1钢中V(C,N)溶解温度为1160℃,故当峰值温度超过1200℃时,V(C,N)粒子完全溶解且未再析出,基体中存在的游离N会降低P460NL1钢的低温冲击韧性,且当峰值温度为1350℃时,随着t_(8/5)增加,晶粒尺寸逐渐增大,但冲击韧性却没有因此而降低,表明游离氮是热影响区粗晶区冲击韧性的关键因素。     

Effect of welding thermal cycle parameters in the heat affected zone of steel EH40 for on the microstructure and properties high heat input welding

利用热模拟技术及光学显微镜、透射电镜研究了焊接热循环参数对大线能量焊接用船板钢热影响区组织和性能的影响.发现模拟焊接热影响区组织主要由粒状贝氏体、铁素体和珠光体组成,且随着峰值温度和冷却时间的变化,热影响区的组织发生较大的变化;热影响区的冲击韧性总体水平较高,均在200 J以上,冲击韧性并不随着峰值温度和冷却时间的增加而单调变化;热影响区M-A岛的数量、尺寸、分布和形态影响热影响区的韧性.     

焊接HAZ微区转变及晶粒长大规律研究

采用不同热输入对12mm SS400超细晶钢进行焊接,并对焊接接头过热区、正火区及不完全正火区晶粒长大程度与组织变化情况进行分析.结合有限元数值模拟的方法研究焊接热影响区及各子区宽度、组织、硬度随热输入的变化规律,得出焊接热输入与HAZ宽度关系曲线符合Boltzmann平衡态理论.试验结果表明,热输入为9.6~22kJ/cm进行焊接时,HAZ及各子区宽度变化较小;当热输入大于22kJ/cm时,HAZ宽度随热输入的增加而增加,尤其正火区宽度大幅增长.同时,过热区组织随着热输入增加片状贝氏体减少,逐步形成粗大的魏氏组织.接头硬度峰值逐渐升高,局部软化区逐渐扩大.在大热输入焊接时,焊接预热可有效抑制热影响区宽度发展.     

焊后多次正火对超细晶粒钢热影响区组织与硬度的影响

为研究400 MPa级超细晶粒钢焊接接头热影响区粗晶区的晶粒细化行为,对其空冷与水冷接头均进行了3次焊后正火热处理.组织观察表明:第1次正火后粗晶区晶粒明显细化,但细晶区和母材区的晶粒均比正火前的稍微粗大,第2次与第3次正火并不能进一步细化晶粒;冷却条件对热影响区组织的影响并不十分显著.显微硬度测试表明:第1次正火使接头硬度大幅度降低,甚至低于母材的原始硬度,后续正火对硬度的影响较小;在所有试样中,仅水冷接头第1次正火后的热影响区硬度与原始母材及母材区的硬度接近.由于焊后多次正火并不能使热影响区晶粒进一步细化,反而使其有粗化与软化的趋势,故应避免焊后多次正火处理.     

热输入对深海X70粗晶区组织和韧性的影响

为解决深海X70管线钢在实际焊接中粗晶区(CGHAZ)的脆化问题,在不同热循环工艺下对X70管线钢进行了热模拟研究。采用Gleeble-3800热模拟机模拟X70管线钢CGHAZ,研究CGHAZ在10～60 kJ/cm不同热输入(HI)条件下组织和韧性的变化规律,并通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和夏比冲击试验等手段表征CGHAZ的组织和韧性。结果表明,不同热输入下试验钢的组织主要由粒状贝氏体(GB)、贝氏体铁素体(BF)和马-奥组元(M-A组元)组成;当HI不断增大时,BF比例减少,GB比例增加,M-A组元粗化,冲击吸收能先升高再降低;当HI为20 kJ/cm时,BF和GB可获得优异组合,断口为韧性断裂,冲击吸收能达到173.8 J;当HI大于20 kJ/cm时,断口解离断裂,冲击吸收能下降明显,最低为18.8 J。因此,较低的热输入可提高CGHAZ的韧性,使X70管线钢具有高强度、高韧性和良好的焊接性。研究结果可为优化焊接工艺提供理论依据。     

焊接热循环参数对大线能量焊接用钢EH40热影响区组织和性能的影响

利用热模拟技术及光学显微镜、透射电镜研究了焊接热循环参数对大线能量焊接用船板钢热影响区组织和性能的影响.发现模拟焊接热影响区组织主要由粒状贝氏体、铁素体和珠光体组成,且随着峰值温度和冷却时间的变化,热影响区的组织发生较大的变化;热影响区的冲击韧性总体水平较高,均在200 J以上,冲击韧性并不随着峰值温度和冷却时间的增加而单调变化;热影响区M-A岛的数量、尺寸、分布和形态影响热影响区的韧性.     

二次热循环对管线钢在役焊接粗晶区显微组织的影响

采用焊接热模拟技术、金相分析及透射电镜研究了X70管线钢在役焊接粗晶区及其经受不同峰值温度二次焊接热循环作用后热影响区各区的金相组织和精细结构. 结果表明,在役焊接粗晶区的金相组织主要是板条束贝氏体和粒状贝氏体,经历不同峰值温度的二次热循环后,组织类型没有发生变化,但各种组织的形态、大小、数量以及原奥氏体晶粒大小有些差异. 热影响区各区的主要形貌都是铁素体板条和分布在板条之间或板条基体上的M-A组元. 在役焊接粗晶区M-A组元形态以条状为主,经历二次热循环后,再热临界粗晶区的M-A组元有所细化. 再热临界粗晶区存在下贝氏体组织,且具有典型的"中脊"形貌.     

低合金钢焊接热影响区的微观组织和韧性研究进展

对钢结构而言,诸如海洋平台、船舶、桥梁、建筑和油气管线等,焊接后的性能直接决定了其服役寿命和安全性,重要性不言而喻.在针对焊接相关问题的研究中,焊接热影响区的韧性提升一直是重点和难点.焊接热影响区会经历高达1400℃的高温,从而形成粗大的奥氏体晶粒,如果焊接参数控制不当,不能通过后续冷却过程中的相变细化组织,就会造成韧性的降低.而多道次焊接的情况更为复杂,前一道次形成的粗晶区还会在后续焊接过程中经历二次热循环,从而形成链状M-A,造成韧性的急剧下降.本文旨在对一些现有焊接热影响区的相关研究结果进行总结,探讨母材的成分、第二相及焊接工艺等因素对热影响区微观组织和性能的影响,为低温环境服役的大型钢结构的焊接性能改善提供一些设计思路.     

热输入对Q460钢焊接接头组织及拉伸变形行为的影响

以Q460钢为对象，研究了埋弧焊热输入对其接头组织及其拉伸变形行为的作用规律与机理.结果表明:接头HAZ宽度随热输入增加而增大，同时FZ柱状晶比例也增加，FZ靠近熔合线的组织明显细化，且FZ的软化得到改善.热输入对接头整体强度无明显影响，而断裂延伸率呈增加趋势.19.0kJ/cm下焊接接头FZ与HAZ界面的变形不协调，导致过早发生断裂.随热输入的增加，FZ组织细化，缓解了FZ与HAZ界面硬度差，提高了接头的塑性变形能力，拉伸断裂位置由FZ转移至BM.     

Microstructure and embrittlement of the fine-grained heat-affected zone of ASTM4130 steel

The mechanical properties and microstructure features of the fine-grained heat-affected zone (FGHAZ) of ASTM4130 steel was investigated by optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), and welding thermal simulation test. It is found that serious embrittlement occurs in the FGHAZ with an 81.37% decrease of toughness, compared with that of the base metal. Microstructure analysis reveals that the FGHAZ is mainly composed of acicular, equiaxed ferrite, granular ferrite, martensite, and martensite-austenite (M-A) constituent. The FGHAZ embrittlement is mainly induced by granular ferrite because of carbides located at its boundaries and sub-boundaries. Meanwhile, the existence of martensite and M-A constituent, which distribute in a discontinuous network, is also detrimental to the mechanical properties.     

Effects of aging treatment and heat input on the microstructures and mechanical properties of TIG-welded 6061-T6 alloy joints

Aging treatment and various heat input conditions were adopted to investigate the microstructural evolution and mechanical properties of TIG welded 6061-T6 alloy joints by microstructural observations, microhardness tests, and tensile tests. With an increase in heat input, the width of the heat-affected zone (HAZ) increases and grains in the fusion zone (FZ) coarsen. Moreover, the hardness of the HAZ decreases, whereas that of the FZ decreases initially and then increases with an increase in heat input. Low heat input results in the low ultimate tensile strength of the welded joints due to the presence of partial penetrations and pores in the welded joints. After a simple artificial aging treatment at 175℃ for 8 h, the microstructure of the welded joints changes slightly. The mechanical properties of the welded joints enhance significantly after the aging process as few precipitates distribute in the welded seam.