高韧性耐候桥梁钢焊接材料研制

高韧性耐后桥钢结构,按照钢焊接配套的操作标准,依据其材料研制工艺方式,分析研发制作焊条,完成焊丝气体的保护.通过预埋弧焊接焊丝,埋弧焊接剂需要配置耐高温性的桥梁钢焊接基础.在研制过程中,需要配置三套耐高温性后桥梁钢焊接材料.具有较强的耐腐蚀性,良好的抗低温韧性效果.本文将针对高韧性耐候桥梁钢焊接操作工艺标准进行分析,从...     

超细晶粒钢普通CO2气体保护焊HAZ晶粒长大行为研究

研究了400MPa级超细晶粒钢普通CO2气体保护焊HAZ晶粒长大行为,并对晶粒长大的影响因素进行了分析．结果表明：过热区内晶粒明显长大,并随着热输入量的增加,晶粒粗化程度加重,热影响区总宽度变宽．超细晶粒钢细小的晶粒尺寸使其在受热时晶粒长大驱动力增大,但焊接时热影响区内的温度梯度将对奥氏体晶粒长大产生热钉扎效应,有利于减小晶粒长大的趋势;CO2气体分解时吸热,在焊接过程中能起到冷却作用。也减弱了HAZ晶粒长大趋势．实验条件下,对于400Mpa级超细晶粒钢,采用1．68～2．8kJ／cm线能量的普通CO2气体保护焊,HAZ晶粒虽有长大行为但程度并不严重,证明400MPa级超细晶粒钢具有良好的焊接性,细丝、中小线能量的普通CO2气体保护焊适用于400MPa级超细晶粒钢的焊接．     

波形钢腹板工字形梁焊接残余应力研究

采用数值模拟与试验的方法对Q345钢波形钢腹板工字形梁焊接温度场与残余应力分布进行了研究. 采用完全耦合法建立了波形钢腹板工字形梁热弹塑性三维有限元模型,得到其焊接温度场与应力场,并通过在有限元模型中定义多条研究路径的方法,研究了不同路径上纵、横向焊接残余应力的分布规律. 在波形钢腹板工字形梁的焊接过程中采用红外线测温法与电阻应变计法进行焊接温度与残余应力的试验研究. 结果表明：焊接残余应力的数值模拟结果与实测结果吻合较好,验证了数值模拟方法的正确性和可行性;焊接过程中热源中心稳定温度高达1 401 ℃,远离热源中心温度迅速降低,当与热源中心距离大于25 cm时温度已趋近室温;波形钢腹板弯折角处焊缝的最大Von Mises应力为395 MPa,远高于材料的屈服强度;腹板表面距焊缝0.5 cm处的纵向残余应力高达351 MPa,而波形钢腹板表面的横向残余应力呈抛物线形式波动,最大值为48.5 MPa;波形钢腹板工字形梁上的焊接残余应力以纵向应力为主,且主要分布于距焊缝20 cm的范围内. 研究结论可为实际工程中波形钢腹板工字形梁的残余应力消除提供参考依据.     

700MPa级超细晶粒钢抽油杆摩擦焊性能分析

利用摩擦焊对700 MPa级超细晶粒钢抽油杆进行焊接。试验结果表明:超细晶粒钢具有良好的摩擦焊焊接性,但需要严格控制其工艺参数。选取焊接工艺参数为摩擦压力60 MPa、摩擦时间3 s、顶锻压力120 MPa、顶锻时间1 s时,可有效抑制晶粒长大。摩擦时间是影响轴向缩短量的最主要工艺参数。超细晶粒钢摩擦焊接头主要由焊缝、热力影响区和热影响区组成。热影响区出现了轻微的晶粒长大,最大晶粒直径为9~11μm;摩擦焊接头HAZ显微硬度较母材降低4.13%,拉伸强度最高可达715 MPa,断面伸长率22%,断面收缩率68%,冲击韧性可达98 J,呈典型的韧性断裂。     

高性能耐候建筑钢的焊接性能研究

对高性能耐候建筑用钢的手弧焊和埋弧焊焊接接头力学性能、组织结构、最高硬度以及电化学腐蚀性能进行研究.试验结果表明,该钢具有优异的焊接性能、较低的焊接冷裂纹敏感性和良好的耐大气腐蚀性能.     

面向高性能结构材料的超细晶粒钢研究现状及发展方向

实现传统钢铁材料性能的全面升级符合社会可持续发展战略,组织超细化是同时提高钢铁材料强度和韧性的最佳强化机制。大量研究成果表明,通过不同的晶粒细化工艺可使钢铁材料组织细化到微米级、亚微米级和纳米级,使得传统钢铁材料的综合力学性能得到大幅度提高。但目前困扰超细晶粒钢的焊接技术尚未得到彻底解决。现阶段易于工业化晶粒超细化处理工艺所制备的超细晶粒钢,其焊接问题主要表现为焊接热影响区(HAZ)存在不同程度的脆化和局部软化现象,严重影响了焊接接头与母材性能的匹配。基于氧化物夹杂诱导形核的晶内针状铁素体组织强度高、韧性好,具有很强的自身细化能力,通过氧化物冶金技术获得具有大量有益微夹杂物的超细晶粒钢有望解决其焊接性问题。深入研究钢材基体中超细夹杂物形成与作用机理和焊接HAZ晶内针状铁素体的形成规律及影响因素,制备焊接性能良好的超细晶粒钢是新一代超级钢材料研究的重要发展方向。     

面向高性能结构材料的超细晶粒钢研究现状及发展方向

实现传统钢铁材料性能的全面升级符合社会可持续发展战略,组织超细化是同时提高钢铁材料强度和韧性的最佳强化机制.大量研究成果表明,通过不同的晶粒细化工艺可使钢铁材料组织细化到微米级、亚微米级和纳米.级,使得传统钢铁材料的综合力学性能得到大幅度提高.但目前困扰超细晶粒钢的焊接技术尚未得到彻底解决.现阶段易于工业化晶粒超细化处理工艺所制备的超细晶粒钢,其焊接问题主要表现为焊接热影响区(HAZ)存在不同程度的脆化和局部软化现象,严重影响了焊接接头与母材性能的匹配.基于氧化物夹杂诱导形核的晶内针状铁素体组织强度高、韧性好,具有很强的自身细化能力,通过氧化物冶金技术获得具有大量有益微夹杂物的超细晶粒钢有望解决其焊接性问题.深入研究钢材基体中超细夹杂物形成与作用机理和焊接HAZ晶内针状铁素体的形成规律及影响因素,制备焊接性能良好的超细晶粒钢是新一代超级钢材料研究的重要发展方向.     

高韧性420MPa级桥梁钢开发及强化机制分析

通过优化合金成分、改进控轧控冷工艺等手段,成功开发出屈服强度在480~530MPa,抗拉强度在560~630MPa,延伸率在21%~25%,-20℃冲击功全部在200J以上的Q420桥梁钢.对透射电镜下的析出相及金相显微组织中的晶粒尺寸进行相关统计计算,得到各类强化贡献量数值,并对Q420桥梁钢的强化机制进行了分析.分析结果表明:在新开发的Q420桥梁钢中析出强化贡献量占全部强度的10%以下,而固溶强化量及细晶强化量分别占全部强度的54%及36%,因此确认420MPa级桥梁钢的强化机制以固溶强化、细晶强化为主.     

“预应力钢-混凝土组合梁及其制造方法”项目简介

<正>项目介绍本项目完成了预应力钢-混凝土组合桥梁预应力传递效率与弯矩调幅等模型试验研究。发展了钢-混凝土组合结构桥梁理论,建立了钢-混凝土组合桥梁在混凝土流塑性阶段、弹性阶段、收缩徐变阶段的三阶段计算分析理     

塑制离合器泵体的结构设计及焊接参数的确定

为通过"以塑代钢"实现汽车轻量化,面向由上、下泵体经摩擦焊接而成的离合器泵体,经过与上、下泵体为锥面-柱面焊接式结构型式的对比分析,确定采用上、下泵体为端面-端面焊接式的结构型式,并通过材料的性能测试与摩擦面温度试验,建立了上、下泵体焊接参数的耦合模型,依此确定主轴转速、熔接压力和旋转圈数等焊接参数。静力学分析表明,离合器泵体(含焊缝)强度满足设计要求;依焊接参数耦合模型确定焊接参数的10组测试件的试验结果表明,离合器泵体(含焊缝)的承受压力可达到14 MPa设计要求,验证了所设计的塑制离合器泵体结构型式和焊接参数确定方法的正确性和可行性。     

国产WSD690E高强钢焊接试验及工程应用

呼和浩特抽水蓄能电站输水系统压力钢管采用的WSD690E高强钢是国内钢厂开发的水电站引水压力钢管专用800MPa级高强钢,首次用于水电站压力钢管工程。经焊接性试验、焊接工艺评定和工程实际应用,证明钢板的加工性较好,焊接裂纹敏感性不高。在焊接线能量,预热、层间、后热温度适当的情况下焊接,接头的各项力学性能指标符合设计要求,焊缝质量优良。     

铝合金/不锈钢冷金属过渡熔-钎焊的接头性能

以ER4043(AlSi5)型焊丝作为填充金属,利用冷金属过渡熔-钎焊技术焊接异种材料6061铝合金与304奥氏体不锈钢,研究了不同焊接速度条件下焊接接头界面化合物层的物相组成及其抗拉强度.结果表明:通过优化焊接工艺参数能够得到连续均匀的焊缝,而且当焊接速度达到420mm/min时,焊缝表面的成形质量最好;在焊接接头的铝/钢界面形成了一定厚度的Fe-Al化合物层,其主要成分为Fe_2Al_5及FeAl_3相;焊接接头的抗拉强度为40 MPa,焊接接头的断裂发生于铝/钢的界面处,断口呈脆性断裂.     

爆炸焊接界面波形参数的影响因素

采用不同的爆炸焊接工艺爆炸复合了铝合金/纯铝/钢与铝合金/钢/钢复合板,并对其结合界面形态进行了显微观察与分析,测量了爆炸焊接界面的波形参数,探讨了不同爆炸焊接工艺及不同材料对爆炸复合界面波形参数的影响.结果表明:爆炸焊接界面波形受爆炸焊接工艺及材料性能的影响,当基、复板材料性能相差较大时,易形成平直界面,波形不明显;当基、复板材料相同或相近时,界面易形成有规律的正弦波形.当焊接材料相同时,随着爆炸焊接装药密度的增加,界面波长、波高均有所增加.     

E级，FH32，FH40钢大线能量焊接的实验研究

大线能量焊接条件下的焊接热影响区(HAZ)组织的转变及粗化,是低合金高强度钢焊接中的主要问题。为了研究低合金高强度钢的焊接性能,采用70 kJ/cm的大线能量埋弧焊对E级和FH32与FH40船板钢分别在热影响区、熔合线附近的冲击韧性及组织转变进行了对比研究。结果表明,E级船板钢在熔合线及1,2,5 mm位置,均能够满足焊接的要求;焊接后的热影响区,铁素体晶粒较细,韧性良好。FH32和FH40钢的热影响区冲击韧性下降。     

高锰钢辙叉与碳钢钢轨闪光焊接工艺的有限元模拟研究

高锰钢辙叉与碳钢钢轨的高质量焊接是铁路全线无缝的技术关键。闪光焊接工艺对辙叉焊接质量有重要影响,本文利用DEFORM有限元模拟软件对高锰钢辙叉与碳钢钢轨添加中间焊接材料的闪光焊接过程进行模拟,观察焊接工艺中保压阶段时间与焊接材料长度对钢轨钢一侧温度的影响,并根据实际焊接条件下的温度变化对模拟结果进行验证。研究结果显示,当焊接材料长度为25 mm时,若保压时间为10 s,钢轨钢一侧最高温度达732℃,超过了钢轨钢的Ac1温度点,容易导致钢轨钢一侧冷却过程中产生马氏体;而当保压时间为3 s时,钢轨钢一侧的最高温度为668℃,与实际焊接结果较为接近,满足钢轨钢温升不超过Ac1温度点的要求。从改变焊接材料长度的模拟结果看,保压时间为3 s时,当焊接材料总长度超过25 mm,整个焊接过程钢轨钢温升都不会超过Ac1温度点。     

E级,FH32,FH40钢大线能量焊接的实验研究

大线能量焊接条件下的焊接热影响区(HAZ)组织的转变及粗化,是低合金高强度钢焊接中的主要问题.为了研究低合金高强度钢的焊接性能,采用70 kJ/cm的大线能量埋弧焊对E级和FH32与FH40船板钢分别在热影响区、熔合线附近的冲击韧性及组织转变进行了对比研究.结果表明,E级船板钢在熔合线及1,2,5 mm位置,均能够满足焊接的要求;焊接后的热影响区,铁素体晶粒较细,韧性良好.FH32和FH40钢的热影响区冲击韧性下降.     

H型钢焊接变形工艺控制

目前,焊接H型钢己广泛应用于桥梁、电建工程。在焊接过程中,无论采用何种焊接方法,关键在于如何控制焊接变形。本文对H型钢焊接变形工艺控制进行了总结。     

AgCuTiZr钎料激光钎焊钛/钢连接机理与接头性能

钛和钢广泛应用于“陆海空天”等领域,由于钛与钢的物理化学性能差异,连接界面常形成大量脆性金属间化合物,限制了其广泛应用。在分析钛/钢异种材料焊接的基础上,采用激光钎焊工艺,利用自行研制的AgCuTiZr钎料进行了钛/钢连接实验研究。结果表明,该活性钎料对基体材料润湿性良好,钎焊层组织致密、表面平整;在结合界面处出现了活性元素的扩散,钎焊层中有多物相共存,界面间实现了化学冶金结合;AgCuTiZr活性钎料激光钎焊层具有较高的硬度,达到基体材料的1.5倍,耐磨性与被连接材料45钢/TA2基本一致,抗拉强度达到595 MPa,实现了两种被连接材料的可靠连接。激光热源的显著优点适合于异种金属材料的钎焊连接。     

超高碳钢与表面改性后40Cr的超塑连接

研究了1．4％C超高碳钢的压缩超塑性及其与40Cr钢之间的超塑性焊接,分析了接头组织与性能,讨论了焊接机理。结果表明,1．4％C超高碳钢在800℃、初始应变速率（0．75～3．75）&#215;10^-4s^-1条件下压缩呈现超塑性,应变速率敏感性指数0．31;40Cr钢组织越细,接头强度越高;经表面激光淬火的40Cr与1．4％C超高碳钢在800℃、预压应力56．6MPa、初始应变速率2,5&#215;10^-4s^-1的条件下压接3．5min,接头强度最高达460MPa,为40Cr钢母材强度的85％,接头胀大率小于4．5％,可实现较精密固态焊接。     

超快冷工艺下780MPa级工程机械用钢的组织与性能

对780MPa级工程机械用钢进行了现场批量生产试制,对其组织与性能进行了研究.通过合理的成分设计,采用控制轧制和超快冷+层流冷却的两阶段冷却路径控制,获得了良好的组织与性能.结果表明:终轧后采用超快冷+层流冷却工艺,超快冷的出口温度在650℃,卷取温度在570℃,试验钢的屈服强度大于685 MPa,抗拉强度大于785 MPa,并具有良好的冲击性能、成形性能及焊接性能.试验钢的组织为铁素体+少量珠光体,同时,在铁素体的基体上,存在大量10nm左右的弥散析出或相间析出(Nb,Ti)(C,N),有效提高了试验钢的强度.