DP980超高强钢激光焊接接头组织及性能研究

利用Nd:YAG固体激光器对DP980超高强钢进行激光对接焊接,通过硬度测试、拉伸试验研究DP980超高强钢激光焊接接头力学性能的变化,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等观察显微组织的转变.结果表明:DP980超高强钢经过激光焊接,焊接接头分为焊缝金属区、完全相变区、不完全相变区、回火区和母材区.焊后焊缝金属区和完全相变区为马氏体组织,硬度较高;焊接接头软化现象发生在不完全相变区和回火区:不完全相变区马氏体发生相变使得铁素体含量增加;回火区组织发生回火,马氏体析出碳化物,导致软化.在力学性能方面,焊接接头抗拉强度略有降低,延伸率下降明显,软化区的存在导致在拉伸试验时焊接接头的不均匀变形,造成了其塑性明显下降;拉伸试样的断裂发生在焊接接头热影响区,断口观察发现存在有大小不等、深浅不一的韧窝,属于塑性断裂.     

焊接速度对304L钢薄板激光焊接接头性能的影响

通过0.4 mm厚304L钢薄板的激光焊接试验,研究了焊接速度对焊接接头宏观形貌、硬度分布以及拉伸性能的影响。结果表明:在设定的5种焊接速度(200、250、300、350、400 mm/min)下获得的焊缝熔宽均较为均匀,焊接接头均为全熔透状态,熔宽随着焊接速度的提高而减小;焊接接头硬度均大于母材且其横截面分布趋势都呈M形,焊缝区硬度随焊接速度的提高而增大;拉伸试样均于焊缝区断裂,其抗拉强度、屈服强度、断后伸长率随着焊接速度提高而增大,但都小于母材性能,当焊接速度为400 mm/min时,焊接接头的拉伸性能最佳。     

焊接速度对双相钢激光焊接接头组织和性能的影响

为提高汽车车身用双相钢(DP钢)激光焊接构件在动态载荷下应用的可靠性,研究焊接速度对1.4 mm厚DP780钢脉冲激光焊接接头组织和不同应变速率下拉伸性能的影响规律.结果表明,不同激光焊接速度下DP780钢接头均存在熔合区硬化和外侧热影响区软化现象,随焊接速度增加,接头的软化程度降低.接头的强度随应变速率增加而增加,抗拉强度和断裂延伸率随焊接速度增加呈先增加后减少的趋势.当焊接速度为400 mm/min时,接头表面成形性好、熔深和熔宽适中、无焊接缺陷、外侧热影响区软化程度最低(软化率为9%),熔合区硬度适中,接头整体强度和塑性指标达到最佳值.     

Ti60合金板材电子束焊接接头组织性能研究

研究了Ti60合金板材电子束焊接接头的显微组织与力学性能.研究表明,焊接接头熔合区中的显微组织由针状α''相、α相和β相组成,热影响区的显微组织为β相转变组织、针状α''相及部分未溶解的等轴初生α相组成的混合组织.焊接接头硬度呈不均匀分布,焊缝熔合区的硬度最高,热影响区次之,母材区最低.焊接接头的室温和高温拉伸均断裂于母材区,焊接接头处拉伸强度等同于接头处母材区的强度.焊接接头的持久断裂均发生于焊缝区域,接头的持久寿命均>100 h.     

激光功率对6061-T6铝合金激光填丝焊接头组织及性能的影响

采用激光填丝焊将厚度为2 mm和3 mm的6061-T6铝合金板材进行搭接叠焊,研究激光功率对接头成形质量的影响,分析了接头的显微组织和力学性能。结果表明,增大激光功率可以有效增加热输入量,焊道逐渐宽化,焊缝熔深增加。进一步分析发现,焊缝中心区和热影响区的析出相均为Mg₂Si。硬度试验结果表明,焊缝中心区由于细小等轴晶和析出相的双重作用,硬度远高于母材区与热影响区的。拉伸试验结果表明,接头的抗拉强度随激光功率的增大而升高,激光功率由2.0 kW升高至2.8 kW,抗拉强度升高约39%。     

ME20M变形镁合金的TIG焊工艺研究

探讨了ME20M变形镁合金TIG焊工艺参数的选择,采用金相显微镜、拉伸试验机以及扫描电子显微镜等表征方法对焊接接头的微观组织、力学性能以及断口形貌等进行了分析.结果发现,焊接电流为80 A时,焊接接头成形较好,焊缝区组织呈细小的等轴晶,热影响区组织较粗大;焊缝区的硬度由于晶粒细化的原因而有所提高,在热影响区则有所下降;拉伸试验表明焊接接头的力学性能低于母材的力学性能,接头抗拉强度约为母材抗拉强度的75%左右.拉伸断口扫描形貌分析表明,断口呈韧-脆混合断裂.     

双相不锈钢与微合金钢异金属焊接接头的组织及性能

采用ER2209焊丝对双相不锈钢SAF2205与微合金管线钢X65进行熔化极气体保护焊接,获得了具有良好力学性能的异种钢焊接接头.焊接接头不同区域显微组织观察和成分分析表明,微合金钢与不锈钢焊缝间存在异金属熔合区和第二类边界线,熔合区存在Ni、Cr的浓度梯度分布,且硬度高于两侧的焊缝和母材.通过宏观拉伸、缺口拉伸和低温冲击实验测试了焊接接头的力学性能,并获得了接头不同部位在1mol.L-1NaCl溶液中的极化曲线.拉伸试样断裂发生于强度相对较低的微合金钢母材.焊缝金属的缺口拉伸强度和冲击韧性均略低于双相不锈钢母材,但腐蚀电位略高于母材.微合金钢热影响区与母材力学性能相当,腐蚀电位略高于母材.     

Q&P1180高强钢激光焊接头的抗氢脆性能研究

采用激光焊技术对汽车用Q&P1180高强钢进行焊接试验,分析焊接工艺参数对激光焊接头组织演变和性能的影响。选择综合力学性能较好的试样进行低应变速率拉伸试验,研究激光焊接头不同区域的微观组织对Q&P1180高强钢氢脆敏感性的影响。结果表明,当激光功率为2.5～3.5 kW、焊接速度为4.0 m/min(或激光功率为3.0 kW,焊接速度为3.6～4.2 m/min)时,Q&P1180高强钢激光焊获得了全焊透及表面成形良好的接头。不同激光功率和不同焊接速度下,焊缝区和热影响区的硬度均高于母材区的,且在焊缝的两边都存在一个软化区。在激光功率为3.0 kW、焊接速度为4.0 m/min时,激光焊接头的综合性能最佳。在预充氢的慢应变速率拉伸试验中,随着充氢电流密度的增大或充氢时间的延长,其抗拉强度和塑性逐渐下降。其中,当充氢电流密度为2 mA/cm²、充氢时间为5 min时,氢脆敏感性因子为78.0%,具有较高的氢脆敏感性。     

2219铝合金焊缝组织及其对力学性能的影响

针对厚度为4 mm的2219-T87铝合金进行惰性气体钨极保护焊(Tungsten inert gas arcwelding,TIGAW)试验研究,分析焊缝的组织结构及力学性能。拉伸试验结果显示,接头试样平均屈服强度为母材的49.3%,平均抗拉强度为母材的67.8%,断后伸长率为母材的18.5%。测试了焊接试样各区域的显微硬度,测试结果表明焊缝区域硬度高于其他部位,其中熔合线和热影响区之间的显微硬度最低,同时焊接试样的整体区域硬度均比母材低。对焊接试样进行腐蚀试验,发现接头焊缝区抗腐蚀能力明显强于母材。要提高2219铝合金焊接性能,需改进焊接工艺,减少熔合区以及热影响区的粗大晶粒的形成,解决CuAl2相的偏析等问题。     

硬质合金YG8与D6A异种金属CO_2激光焊接接头组织和性能的研究

利用CO_2激光器对双金属带锯条齿部用硬质合金YG8及背部用超高强度钢D6A进行焊接,通过金相显微镜,扫描电镜(SEM),显微硬度仪,电子显微探针(EPMA)等手段研究了焊后硬质合金YG8与超高强度钢D6A焊接接头组织演变规律,焊接接头合金元素分布,以及不同焊接工艺对异种金属焊接接头组织及力学性能的影响.研究表明,随着焊接速度增大,焊缝中心区等轴晶增多,树枝晶减少,且靠近YG8侧熔合区的等轴晶更细小;各种工艺条件下焊接接头硬度均较母材高,且靠近YG8侧的熔合区的硬度要高于焊缝区的硬度.当焊接功率为3 960 W,焊接速度为9m/min时,焊接接头的性能优良,抗弯强度值达到349 MPa,达到双金属带锯条的焊接性能要求.     

光束偏移量对Q235/304激光焊接接头组织与性能的影响

采用不同的激光束偏移量对Q235和SUS304两种薄钢板进行对接焊试验,利用光学显微镜、显微硬度仪和拉伸试验机研究了光束偏移量对焊接接头组织和性能的影响规律。结果表明:激光束偏向Q235侧时焊缝表面成形质量好,两侧金属均充分融化,熔池形貌较好;随着光束向SUS304侧移动,Q235侧热影响区组织中马氏体含量逐渐减少,铁素体含量增加且晶粒急剧长大;接头最大硬度出现在焊缝区,是Q235母材硬度的3. 5倍;接头平均抗拉强度可达300 MPa,且断裂位置均位于Q235母材处,偏移量为-0. 1 mm时,接头的综合拉伸性能最好。     

2219-T87铝合金TIG焊缝摩擦塞补焊接头组织及性能

采用摩擦塞补焊工艺,对8,mm厚的2219-T87铝合金TIG焊缝进行焊接实验,采用光学显微镜、扫描电子显微镜观察接头的焊缝成型、显微组织和强化相转变,通过硬度测试、拉伸试验、断口观测研究接头的力学性能和断裂特征.结果表明:摩擦塞补焊接头可分为塞棒区、塞棒热力影响区、再结晶区、热力影响区、热影响区和母材区/TIG焊缝区6部分;接头热影响区和热力影响区的强化相粗化,发生局部软化,垂直于TIG焊缝方向的最低硬度(95.1,HV)出现在热力影响区,平行于TIG焊缝方向的最低硬度(75.3,HV)出现在热影响区;接头的抗拉强度可达321.3,MPa,断后伸长率可达2.8%,,分别为母材的72.2%,和28.0%,;拉伸试样断裂位置为热力影响区,断口呈剪切韧窝,属于塑性断裂.     

不锈钢热轧板材焊接接头的HAZ组织及性能

通过对304及430不锈钢热轧板材焊接接头热影响区(HAZ)的金相观察、无损检测、显微硬度测定、力学性能和晶间腐蚀性能试验,研究经手工钨极氩弧焊(TIG)的304及430热轧板材的HAZ组织及性能,并进行对比分析.结果表明,采用TIG焊接方法和较小的焊接规范,304焊接接头的热影响区奥氏体晶粒较细(7.5～8.0级),显微硬度为376 HV,焊缝与母材熔合良好;430焊接接头的热影响区铁素体晶粒明显长大(约为4.5级),粗晶粒区宽度约为0.7 mm,碳化物析出不多;热影响区的晶界部位受焊接热循环影响发生了α→γ→M相变,生成的M质量分数约占14%;304和430焊接接头的力学性能良好,拉伸断裂部位是焊缝和热影响区;EPR法测定表明,304及430母材和热影响区均没有产生晶间腐蚀.     

7055铝合金板材搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能

利用光学显微镜、透射电子显微镜、室温拉伸和硬度测试等方法,研究1.8 mm厚7055铝合金板材搅拌摩擦焊接头的微观组织和力学性能。研究结果表明:焊接头的抗拉强度和伸长率分别约为母材的63%和32%;接头区硬度曲线呈W形,硬度最低值出现在前进侧热机影响区附近。焊核区和热机影响区都观察到细小等轴再结晶组织,晶内可观察到较粗大的η相;热影响区的晶粒组织与母材的类似,但晶内的η′沉淀强化相粗化。根据这些区域的微观组织特征揭示了焊接头硬度和拉伸强度的下降的原因。     

基于DIC技术的6005A-T6铝合金焊接接头非均匀循环变形实验研究

采用三维数字图像相关(DIC)技术揭示了6005A铝合金激光-MIG混合焊对接头的焊缝、热影响区和母材的循环变形行为特征。实验结果表明:6005A铝合金焊缝、热影响区和母材的单轴拉伸应力-应变曲线差别较大,母材的屈服强度和抗拉强度明显高于焊缝和热影响区,即热影响区是焊接接头最薄弱的区域。焊接接头焊缝、热影响区在非对称应力循环加载下表现出循环安定状态,而纯母材产生了明显的棘轮变形,因为焊接接头母材一直处于弹性变形状态,焊接接头的棘轮变形主要由焊缝和热影响区主导。     

非等强焊接接头的屈服载荷

焊接接头热影响区软化是TMCP钢不可避免的问题.为分析这种接头的承载能力,利用滑移线场的变形机制,考虑焊缝和热影响区的强度相对于母材的变化,以及它们的宽度相对于板厚的变化,给出了包含有焊缝、热影响区和母材的拉伸试样屈服载荷的计算方法.计算结果表明,热影响区的硬化或软化及其宽度对接头屈服载荷有直接的影响.热影响区软化的焊接接头承载能力可以通过提高焊缝强度来补偿.该分析方法适于TMCP钢焊接接头焊缝强度的初步设计.     

D36高强钢摩擦塞焊焊接接头组织和性能研究

利用自主研发的摩擦塞焊设备对摩擦塞焊圆柱形试样进行试验,试样材料选择D36高强钢,通过温度巡检仪采集焊接过程中温度演化数据,试验后对焊接接头进行宏观形貌、金相组织、硬度以及拉伸性能的研究.结果发现:在焊接过程中,温度先迅速升高,之后缓慢降低,塞孔底部最先升温,温度峰值出现在塞孔侧壁中间处;塞棒端部和塞孔底部带有倒角的试样可以获得无缺陷的焊接接头;焊接接头中母材组织为轧制后的铁素体和珠光体的带状组织,焊缝组织和上部热影响区组织为上贝氏体,而塞孔底部倒角处的热影响区以细小的铁素体和珠光体组织为主;焊接接头的硬度分布一般为母材最低,热影响区次之,焊缝最高;当塞棒端部和塞孔底部的倒角达到4,mm时,摩擦塞焊焊接接头拉伸试验的断裂位置在母材处,保证了焊接接头的拉伸性能.     

HRB500E高强度抗震钢筋焊接性能

国内某厂通过铌微合金化和控冷工艺开发试制HRB500E高强度抗震钢筋,采用金相显微镜、维氏硬度计、闪光焊接、疲劳试验机及力学性能测试,对HRB500E钢筋焊接样力学性能、HV5硬度、金相显微组织、焊接接头强度及疲劳强度进行了试验研究。结果表明:焊接前后焊件和母材强度变化小于5 MPa,强度变化不大,焊件拉伸断口远离焊缝,为延性断口,焊接性能良好;在焊接热循环作用下,焊接接头焊缝、热影响粗晶区、热影响细晶区的表层和芯部经历奥氏体化后再结晶,其组织和硬度变化不大;混晶区至母材表层和芯部则经历不完全奥氏体化后的再结晶,母材芯部组织为F+P+B、表层组织为S,表层硬度HV5高于芯部硬度30 HV5,其组织和硬度变化较大;焊接接头的抗拉断负荷从焊缝到混晶区逐渐减小,焊缝和热影响粗晶区的抗拉断负荷比母材的高;采用国际焊接学会推荐的FAT75疲劳设计曲线对钢筋焊接接头疲劳强度设计是安全的。     

M42/X32异种金属CO2激光焊接接头组织和性能的研究

利用CO2激光器对双金属带锯条齿部用高速钢钢丝M42及背部用高强度钢带X32进行焊接,通过金相显微镜,扫面电镜(SEM),显微硬度仪,电子探针(EPMA)等手段研究了焊后高速钢M42与高强度钢X32焊接接头组织演变规律,焊接接头合金元素分布,以及不同焊接工艺对异种金属焊接接头组织及力学性能的影响.研究表明：随着焊接速度的增大,焊缝中心区等轴晶增多,树枝晶减少,且靠近M42侧熔合边界区的等轴晶更细小;各种工艺条件下焊接接头硬度均较母材高,且靠近M42侧的熔合区的硬度要高于焊缝区的硬度.当焊接功率为2 754 W,焊接速度为14 m/min时,焊接接头的性能优良,抗弯强度值达到112 MPa,达到了双金属带锯条的焊接性要求.     

AZ31镁合金氩弧焊接接头组织与力学性能研究

钨极氩弧焊(TIG)为镁合金焊接中最常用的一种焊接方法。本文采用直流钨极氩弧焊对6.0 mm厚AZ31镁合金挤压板材进行了双面焊接实验。采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机考察分析了焊接接头显微组织与力学性能。显微组织分析表明,AZ31镁合金直流TIG焊接头由母材、热影响区、焊缝区组成,焊缝组织呈现焊丝熔化后凝固组织;在母材热影响区与焊缝区之间坡口处形成过渡区,晶粒细小,为母材与焊丝的熔合区。采用AZ31焊丝焊接接头平均抗拉强度为241.0 MPa,延伸率为13.8%,分别达到了母材的86.0%和63.6%。焊接接头的断裂均位于热影响区,断口呈现韧脆混合断裂特征。