铁/镍基合金过渡接头的制造及微观组织表征

使用镍(Ni)基焊材连接马氏体耐热钢与镍基合金形成的异种金属焊接接头(dissimilar metal welds,DMWs)在高超超临界火电机组中有着广泛的应用。由于镍基焊缝与马氏体耐热钢的化学成分差异较大，在镍基焊缝与马氏体耐热钢的界面附近存在较大的成分梯度，导致界面两侧的微观组织和力学性能差异较大，界面往往成为该类接头蠕变并早期失效的位置。本研究以COST E马氏体耐热钢和617B镍基合金作为母材，采用双丝电弧增材制造技术制造了一种新的梯度过渡接头(graded transition joint,GTJ)。对该GTJ进行了化学成分、微观组织和硬度分析，结果表明：相较于常规DMWs,GTJ的化学成分梯度大幅降低；从马氏体耐热钢侧到镍基合金侧，过渡区域的基体组织类型从淬火马氏体转变为马氏体+奥氏体两相共存，最后全部转变为γ镍基组织，硬度分布表现为在淬火马氏体区最高(最高约500HV0.2),进入两相共存区后急剧下降(低于200HV0.2),在γ镍基组织区域又缓慢增加(不高于250HV0.2)。使用动力学计算方法考查了两相共存区在凝固过程中的元素分配行为，发现Ni、铬(Cr)和钼(Mo...     

9Cr—1Mo—V—Nb耐热钢焊接接头组织分析

文章分析了９Ｃｒ－１Ｍｏ－Ｖ－Ｎｂ与几种常用耐热钢焊接接头的显微组织,表明试验的各种焊接接头的机械性能良好．各焊接接头回火后焊缝区的显微组织均为回火马氏体,这与９Ｃｒ－１Ｍｏ－Ｖ－Ｎｂ钢正火回火态的显微组织相类似,但晶粒相对粗大．９Ｃｒ－１Ｍｏ－Ｖ－Ｎｂ同类钢焊接接头过热区显微组织为回火马氏体,局部地区有少量δ铁素体．９Ｃｒ－１Ｍｏ－Ｖ－Ｎｂ钢与合金元素较低的异类钢焊接接头过热区的晶粒长大程度较同类钢为甚,碳化物聚集长大较显著．     

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.     

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。     

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.     

高温时效对9CrlMoNbV钢焊接接头的影响

研究了焊后和高温时效后９ＣｒｌＭｏＮｂＶ钢焊接接头的微观组织、显微硬度和拉伸性能．在６５０℃以下时效，焊缝、ＨＡＺ和母材微观组织中的马氏体板条形貌保持稳定；在６５０℃以下时效１００～１６０ｈ，由于９ＣｒｌＭｏＮｂＶ钢焊接接头的微观组织的稳定性，使焊接接头显微硬度和拉伸机械性能没有明显变化，焊接接头具有良好的高温时效性能。     

低活化马氏体钢的TIG焊接试验研究

采钨极氩弧焊（TIG）焊接方法对低活化马氏体（CLAM）钢进行初步焊接试验,并对焊接试样的宏观形貌和微观结构进行观察分析,同时也对焊接试样的硬度进行了测试。结果显示,CLAM钢的焊接性能不太好,存在明显没有焊好的缝隙;焊缝的硬度大大高于热影响区和母材,热影响区的硬度最低。焊缝的显微组织是尺寸较大的板条马氏体,母材是尺寸较小的马氏体结构,热影响区的显微组织主要为等轴晶。     

430铁素体不锈钢电阻点焊工艺性能

采用机器人中频直流伺服焊枪点焊系统对1.2mm厚的AISI 430不锈钢薄板进行了点焊试验,研究了焊接电流对点焊接头力学性能、熔核直径、微观形貌、显微硬度以及拉剪断裂模式的影响规律.结果表明:随着焊接电流的增大,430不锈钢点焊接头抗剪强度增大,当电流达到10kA时,点焊出现飞溅现象,导致接头强度降低.接头熔核区由粗大的铁素体组成,带有少量的马氏体组织和碳化物沉淀.熔核区硬度高于母材区和热影响区,当熔核直径大于4.8mm时,接头主要发生纽扣断裂;当熔核直径小于4.8mm时,接头主要发生界面断裂,且一般为脆性断裂.     

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.     

A710高强耐候钢焊接接头耐蚀性分析

通过干、湿交替周期浸润试验和浸泡试验,结合腐蚀形貌观察和电化学测试,对A710高强耐候钢母材和焊接接头在模拟海洋大气环境(3.5%NaCl溶液)中的耐蚀性能差异进行了研究。结果表明,A710钢焊接接头不同区域的显微组织存在明显差异,即母材主要为铁素体,热影响区主要由铁素体和贝氏体组成,还有大量M-A岛,焊缝区则主要为贝氏体及少量针状铁素体,这种组织的不均匀性使得A710钢的焊接接头区域在3.5%NaCl溶液中形成了众多微电偶腐蚀电池,而多个微电偶腐蚀电池耦合会导致焊接接头发生宏观电偶腐蚀,焊缝和热影响区为阳极,母材为阴极;电偶腐蚀的存在则导致A710钢焊接接头在模拟海洋大气环境中的平均腐蚀速率高于母材。     

阴极极化条件下X80钢及其焊缝的氢渗透行为

 钢中吸收的氢能导致其机械性能损失。采用电化学氢渗透技术,研究了阴极极化条件下X80管线钢及其焊缝在鹰潭土壤环境中氢渗透行为,并利用光学显微镜观察了实验后的试样形貌。结果表明,阴极极化条件下,氢在X80钢中的扩散行为既取决于阴极极化电位,又与显微组织结构有关。随着阴极极化程度增加,氢在X80管线钢中母材和焊缝的可扩散氢浓度和氢陷阱数逐渐增大,氢致开裂敏感性增加。X80钢焊缝氢致开裂敏感性高于母材。阴极极化程度低于-1000mV(SCE)时,母材和焊缝的析氢反应动力学不同。当阴极极化程度高于-1100mV(SCE)时,焊缝内氢压超过其塑性极限,氢鼓泡破裂。母材中氢浓度持续增加,氢鼓泡继续长大。母材中针状铁素体和珠光体对氢扩散的阻碍作用,大于焊缝热影响区粗大的贝氏体和熔合线先共析铁素体。     

热影响区强度对裂纹尖端塑性区的作用

用弹塑性有限元（ANSYS软件）计算了低组配焊接接头中不同热影响区屈服强度条件下，接头裂纹尖端塑性区的形状和大小的变化。计算结果表明，热影响区屈服强度的变化对接头裂纹尖端塑性区影响规律为屈服强度的降低，塑性区增大，焊缝和母材的塑性区减少。抗断性能分析表明，热影响区强度变化导致裂纹尖端塑性区变化，从而影响热影响区和焊缝的抗断性能。     

3Cr低合金管线钢及焊接接头的CO_2腐蚀行为

采用高温、高压反应釜和电化学技术对3Cr低合金管线钢及焊接接头的CO2腐蚀行为进行研究.结果表明,3Cr低合金管线钢在高温、高压CO2腐蚀环境中表面生成致密的富Cr腐蚀产物膜,这是其抗CO2腐蚀性能优于X65钢的主要原因.3Cr低合金管线钢焊接接头中母材、热影响区和焊缝的腐蚀产物膜特征相似,结构致密,均存在Cr元素的富集.与X65钢相比,3Cr低合金管线钢的自腐蚀电位较正,自腐蚀电流密度较低.在CO2腐蚀介质中,3Cr低合金管线钢焊接接头的母材区域作为阳极首先发生腐蚀,焊缝和热影响区作为阴极受到保护.     

304 L不锈钢焊缝在混凝土模拟孔隙液中的点蚀行为

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱、Mott-Schottky曲线等电化学方法研究了以308 L为焊丝的304 L不锈钢焊接接头在不同氯离子含量的混凝土模拟孔隙液中腐蚀行为和电化学规律。随Cl-增加,304 L不锈钢焊接接头的三个区域(母材、焊缝和热影响区)在混凝土模拟孔隙液中的自腐蚀电位、点蚀电位及电荷转移电阻降低,钝化膜中载流子密度和焊接接头的点蚀坑数量增加。在同浓度的腐蚀溶液中,308 L的焊缝区域耐蚀性最佳,热影响区次之,304 L基体表现出低的电荷转移电阻和高的掺杂浓度使得母材的耐蚀性最差。     

摩擦焊接碳钢（EN24）和镍基高温合金（IN718）的显微组织和力学性能

Continuous-drive rotary friction welding was performed to join cylindrical specimens of carbon steel (EN24) and nickel-based superalloy (IN718), and the microstructures of three distinct weld zones—the weld interface (WI)/thermo-mechanically affected zone (TMAZ), the heat-affected zone (HAZ), and the base metal—were examined. The joint was observed to be free of defects but featured uneven flash formation. Electron backscatter diffraction (EBSD) analysis showed substantial changes in high-angle grain boundaries, low-angle grain boundaries, and twin boundaries in the TMAZ and HAZ. Moreover, significant refinement in grain size (2–5 μm) was observed at the WI/TMAZ with reference to the base metal. The possible causes of these are discussed. The microhardness profile across the welded joint shows variation in hardness. The changes in hardness are ascribed to grain refinement, phase transformation, and the dissolution of strengthening precipitates. The tensile test results reveal that a joint efficiency of 100% can be achieved using this method.     

Microstructures and mechanical properties of dissimilar Nd:YAG laser weldments of AISI4340 and AISI316L steels

This paper presents studies on the microstructure and mechanical properties of AISI 316L stainless steel and AISI 4340 low-alloy steel joints formed by the Nd:YAG laser welding process. The weld microstructures and heat affected zones (HAZs) were investigated. Austenitic microstructures were observed in all of the samples. The sizes of the HAZs changed when the heat input was varied, and the 316L sides exhibited a larger HAZ. The cooling rates were calculated by measuring the solidification dendrite arm spacing. It is shown that high cooling rates lead to an austenitic microstructure. Tensile tests were carried out, and the results revealed the tensile properties of both the base metals and the weldments. The hardness test results agreed well with the tensile test results.     

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.     

X80管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀开裂

采用电化学动电位扫描技术、慢应变速率拉伸(SSRT)试验和扫描电镜观察研究了X80管线钢及焊接接头在NS4溶液中的应力腐蚀行为.电化学实验结果显示,X80管线钢及焊接接头在NS4溶液中的极化曲线具有典型的活性溶解特征.SSRT试验结果表明,随着外加电位的负移,断裂时间、断面收缩率、应变量都明显变小,X80管线钢及焊接接头的应力腐蚀开裂敏感性增加,应力腐蚀断口呈现穿晶准解理特征.施加相同外加电位时,焊接接头较母材的应力腐蚀敏感性增加,其断裂位置全部落在焊缝或HAZ处.     

细晶粒钢热影响区软化焊接接头的力学性能

焊接接头热影响区软化是细晶粒钢焊接时普遍存在的问题.用有限元分析方法,从屈服强度和抗拉强度两个方面对热影响区软化的焊接接头的力学性能进行分析.分析结果表明,与接头的屈服强度相比,热影响区软化对接头的抗拉强度有较大的影响;软化的热影响区的屈服应力和宽度较焊缝对接头的抗拉强度有较大的影响,而且存在临界值,超过它们时,使接头的抗拉强度明显降低;增加焊缝的屈服应力可以改变临界点,提高热影响区软化焊接接头的屈服强度和抗拉强度.而且发现,试样的长度对测定热影响区软化的焊接接头的抗拉强度没有影响,而对其屈服强度的确定有一定影响.