光束焦点位置对双相不锈钢光纤激光焊接焊缝成形和组织的影响

通过焊接热模拟方法和现代材料组织分析技术,研究了光束焦点位置对于双相不锈钢2205光纤激光焊接焊缝成形和组织的影响.结果表明,激光焦点位置影响了接头温度场分布,随着激光焦点下移进入工件内,焊缝上部逐渐收窄变短,焊缝内气孔数量显著下降,热影响区尺寸无显著改变.此外,光束焦点位置对双相不锈钢焊缝组织具有影响.正离焦时,焊缝中部的奥氏体含量最高;当离焦量为0mm时,焊缝金属上部、中部和下部的奥氏体分布最为均匀.     

激光光束位置对水下激光焊接熔深和微观组织的影响

采用局部干法水下激光焊接技术进行不同板厚(1.5和2.0mm)的拼接焊试验,研究了激光光束位置对于焊缝的有效熔深和焊缝组织的影响.结果表明:当激光光束位于居中位置时,所得焊缝的有效熔深最大,当激光光束位置偏向薄板时其值次之,当激光光束位置偏向厚板时其值最小,这与不同板厚之间的缝隙充当小孔而增加了光束能量吸收有关;不同激光光束位置的焊缝均由等轴晶和柱状晶组成,且等轴晶相对于板之间缝隙的位置不同而有所不同;焊缝组织均为奥氏体和铁素体.     

N_2对不锈钢GTAW焊缝铁素体含量和组织演变过程的影响

在不锈钢的焊接中,控制焊缝金属中的铁素体含量对于防止出现热裂纹、保证焊缝耐蚀性能和力学性能都有着重要的作用.在不锈钢中氮是强烈的奥氏体化元素,通过在保护气体中加入N_2的方法向焊缝过渡氮元素从而调控焊缝中的铁素体含量是一种简单可行的技术思路.本研究采用实时调整气体配比技术配制不同配比的Ar-N_2混合气作为保护气体,对304L奥氏体不锈钢和2205双相不锈钢进行了GTAW多层多道焊接试验.分析研究了保护气体中的N_2添加量对奥氏体不锈钢焊缝金属中铁素体含量的影响以及对双相不锈钢焊缝金属中的相比例和微观组织的演变规律.结果表明,对304L不锈钢,保护气中加入0.5%～1.0%的N_2能够将焊缝中平均铁素体数FN有效控制在3～7范围内.对2205双相不锈钢,打底焊时保护气中加入3.0%的N_2能够有效促进一次奥氏体的形成并抑制二次奥氏体的析出;填充和盖面焊则应减少保护气中的N_2含量或用纯Ar作为保护气才能保证焊缝的整体相比例在合理范围内.该研究工作对推广动态气体配比技术在不锈钢焊接生产中的应用提供了前期的理论基础.     

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.     

现代双相不锈钢焊接研究

在概述现代双相不锈钢的发展及有关焊接方面若干问题的基础上，采用有代表性的2205双相不锈钢进行MIG焊接试验，研究了热输入量对焊缝的金相组织、铁素体含量、硬度及冲击韧性的影响，以及混合保护气体（Ar30％He1％O2）对焊缝成形及性能的影响。此外还提出了采用计算机图象分析仪进行铁素体含量测定的方法。研究结果表明，2205双相不锈钢具有良好的可焊性，采用MIG焊在不同的规范下均可以获得性能优异的焊缝；混合保护气较纯氩保护时可以获得更大的熔深和更好的焊缝形状；计算机图象分析可以更迅速、精确地测定铁素体含量，且重复性好。     

奥氏体不锈钢焊缝热裂敏感性研究

应用变形速率连续可变式热裂纹试验方法（ＶＤＲ法）研究了碳、钼和稀土元素对奥氏体不锈钢焊缝热裂敏感性的影响。试验结果表明,降低奥氏体不锈钢熔敷金属中的碳含量并加入适量的钼可显著提高焊缝的抗热裂性能。稀土元素对焊缝的抗热裂性也有显著影响,加入适量稀土能减少焊缝中夹杂物的数量和大小,改变其成分及分布,提高抗裂性。但是如果加入过量,焊缝中会形成大量稀土夹杂物,降低奥氏体不锈钢焊缝的抗裂性。     

双相钢不锈钢药芯焊丝堆焊试验

双相不锈钢在室温下固溶体中奥氏体和铁素体约各占半且兼有两相组织特征。它保留了铁素体不锈钢导热系数大、线膨胀系数小、耐点蚀,缝蚀及氯化物应力腐蚀性能的特点;又具备奥氏体钢不锈钢韧性好、脆性转变温度较低、抗晶间腐蚀、力学性能和焊接性能好的优点,双相不锈钢堆焊层的力学性能和耐蚀性取决于接头能否保持适当的相比例,正确选用焊接材料、严格控制焊接热输入量以及制定合理的焊接工艺是是双相不锈钢焊接的关键,本文进行了双相不锈钢药芯焊丝堆焊工艺试验、焊接工艺评定及产品的施焊,各项技术指标均满足要求,证明所选用的焊接方法、焊接材料、焊接工艺规范正确合理。     

奥氏体不锈钢焊缝热裂敏感性研究

应用变形速率连续可变式热裂纹试验方法（ＶＤＲ法）研究了硕、钼和稀土元素对奥氏体不锈钢焊缝热裂敏感性的影响。试验结果表明,降低奥氏体不锈钢溶敷金属中的碳含量并加入适量的钼可显著提高焊缝的抗热裂性能。稀土元素对焊缝的抗热裂性也有显著影响,加入适量稀土能减少焊缝中夹杂物的数量和大小,改变其成分及分布,提高抗裂性。但是如果加入过量,焊缝中会形成大量稀土夹杂物,降低奥氏体不锈钢焊缝的抗裂性。     

H62 黄铜激光焊接性的研究

研究了激光焊接Ｈ６２黄铜时工艺参数对焊缝成形、内部缺陷及合金成分变化的影响规律。结果表明：激光焊接黄铜时线能量不宜过大，过大的线能量将导致飞溅严重，焊缝凹陷加剧、焊缝α相增多、晶粒粗大和焊缝硬度（强度）显著下降。采用大功率激光和大焊速焊接黄铜时焊缝热裂纹倾向增大。激光焊接线能量为１．３５～１．６５ｋＪ／ｃｍ、焦点位置为０．５～１．５ｍｍ时，可获得３ｍｍ厚黄铜板全熔透、无内部缺陷及锌损失小的焊缝。用夹片和盖片方法进行激光焊接可解决焊缝凹陷的问题。     

不锈钢水下激光焊接焊缝成形与力学性能

摘要： 采用水下局部干法激光焊接技术对1 mm厚SUS304不锈钢进行了焊接试验,重点分析了水深及保护气体流量对焊缝成形与力学性能的影响.实验结果表明：通过适当的水深与保护气体流量匹配,可以获得成形良好、剪切拉伸强度与母材相当的焊缝.在水深一定时,随着气体流量的增加,焊缝熔宽变宽,熔深变浅,深宽比减小.在气体流量一定时,随着水深的增加,焊缝熔深和熔宽也表现出类似的变化规律.与普通激光焊接相比,水下激光焊接改变了焊缝的散热方向以及散热速度,因此同一焊接工艺参数下,水下激光焊接的熔深变浅,熔宽变宽.
关键词： 水下焊接; 激光焊; 奥氏体不锈钢; 焊缝成形; 力学性能
中图分类号： TG 456.7文献标志码： A     

双相不锈钢管道焊接残余应力参数的数值模拟

焊接残余应力一直为人们所关注，其大小和分布与焊接热源、接头形式和材料性能等多种因素有关，作者利用热弹塑性理论为基础的有限元数值模拟技术，对SAF2205双相不锈铜管道接头环焊缝残余应力进行有限元数值模拟，得到了管道内外表面残余应力的分布规律，即，在管道的焊缝及近缝区，内表面轴向残余应力是拉伸应力，外表面轴向残余应力是压缩应力，而内外表面环向残余应力都是拉应力；研究了不同的焊接线能量、管内径与壁厚比值R1／d和多层焊对焊接残余应力的影响，结果表明，残余应力受焊接能量变化的影响不大，外表面残余应力和内表面轴向残余应力部随着壁厚增大而增大，多层焊的残余应力有不同程度降低。     

激光-MIG复合热源钢/铝异种金属深熔钎焊

采用激光-MIG(Melt Inert-Gas)电弧复合热源实现了4和6 mm厚的钢/铝异种金属对接接头深熔钎焊,并利用扫描电子显微镜观察力接头界面微观组织特征.通过有限元软件分析电弧熔钎焊、激光熔钎焊、激光-MIG复合深熔钎焊三种焊接方法所获接头温度场,同时分析了激光偏转角度对激光-MIG复合深熔钎焊接头温度分布的影响.结果表明,激光-MIG复合深熔钎焊接头温度分布相较于电弧、激光熔钎焊而言较为均匀,接头下部的温度得到明显的提高,可有效增加液态金属在钢表面的润湿铺展程度,有利于获得较为良好的焊缝成形.在激光-MIG复合深熔钎焊过程中,可以通过调整激光偏转角度提高接头界面下部温度,改善界面温度梯度,有利于生成均匀的金属间化合物层.4 mm厚钢/铝激光-MIG复合深熔钎焊焊接接头有着典型的熔钎焊特征,成型质量良好且无明显缺陷生成.界面层化合物为Fe4Al13和Al8Fe2Si,焊缝由α-Al和Al-Si共晶相组成.激光-MIG复合深熔钎焊可实现6 mm对接接头连接,但界面处存在微裂纹.     

变形速率对2205双相不锈钢形变诱导相变的影响

通过单道次压缩热模拟试验,研究了2205双相不锈钢在热变形过程中组织组成相奥氏体相(γ)和铁素体相(δ)所占比例的变化情况.分析得到:2205双相不锈钢在热变形过程中存在奥氏体相和铁素体相之间的相互转变,且热变形过程中发生的两相之间的相互转变也是2205双相不锈钢热变形过程中的一种动态软化机制.变形速率对2205双相不锈钢热变形过程中发生的相转变的影响规律为:变形速率很小时,δ→γ的转变占较大比重;随着变形速率的升高,γ→δ所占比例增加.     

经济型双相不锈钢2101中氮化物在基体中的平衡固溶度计算

为了解析出物对经济型双相不锈钢2101热塑性的影响机制,对比了相同工艺下2101和2205双相不锈钢在热变形过程中相界析出物产生的规律.结果表明:2101钢比2205钢的相界处更倾向于产生析出物,促使后续热变形过程中相界产生裂纹,进而影响材料的热塑性.根据热力学相关数据,通过Thermo-Calc和实验测试数据,推导出2101和2205双相不锈钢析出物Cr2N的平衡固溶度公式,计算实验钢中析出物Cr2N的全固溶温度,同时引入Wagner相互作用系数,考虑了Ni、Mn、Mo和Si对固溶度积公式的影响.发现2101双相不锈钢中Cr2N的全固溶温度比2205钢高100℃左右,计算结果和实验结果吻合较好.实际生产过程中必须控制双相不锈钢热轧的终轧温度到全固溶温度以上,否则相界容易产生氮化物析出,影响材料热塑性.     

不锈钢薄板激光点焊工艺对金相组织的影响分析

以厚度为0.5 mm的304不锈钢薄板作为研究对象,通过实验探讨了不同工艺下激光点焊的金相组织、力学性能.经过焊点金相微观组织的观察和焊点拉伸强度的试验,可得出结论:激光点焊焊接质量良好,很少出现气孔、飞溅、焊接裂纹、未熔透、未熔合等焊接缺陷,而且不同的激光功率密度或加热时间,对焊点的形貌、尺寸和金相组织有很大影响; 焊点处的耐腐蚀性强度比母材低,而且大部分焊点拉伸位移达到1.5 mm左右就会断裂,平均拉伸强度比母材低281.2 MPa,但平均屈服强度比母材高,满足不锈钢薄板作为换热器的需求.     

Mechanism of hot-rolling crack formation in lean duplex stainless steel 2101

The thermoplasticity of duplex stainless steel 2205 (DSS2205) is better than that of lean duplex steel 2101 (LDX2101), which undergoes severe cracking during hot rolling. The microstructure, microhardness, phase ratio, and recrystallization dependence of the deformation compatibility of LDX2101 and DSS2205 were investigated using optical microscopy (OM), electron backscatter diffraction (EBSD), Thermo-Calc software, and transmission electron microscopy (TEM). The results showed that the phase-ratio transformations of LDX2101 and DSS2205 were almost equal under the condition of increasing solution temperature. Thus, the phase transformation was not the main cause for the hot plasticity difference of these two steels. The grain size of LDX2101 was substantially greater than that of DSS2205, and the microhardness difference of LDX2101 was larger than that of DSS2205. This difference hinders the transfer of strain from ferrite to austenite. In the rolling process, the ferrite grains of LDX2101 underwent continuous softening and were substantially refined. However, although little recrystallization occurred at the boundaries of austenite, serious deformation accumulated in the interior of austenite, leading to a substantial increase in hardness. The main cause of crack formation is the microhardness difference between ferrite and austenite.     

Effects of chitosan inhibitor on the electrochemical corrosion behavior of 2205 duplex stainless steel

The effects of chitosan inhibitor on the corrosion behavior of 2205 duplex stainless steel were studied by electrochemical measurements, immersion tests, and stereology microscopy. The influences of immersion time, temperature, and chitosan concentration on the corrosion inhibition performance of chitosan were investigated. The optimum parameters of water-soluble chitosan on the corrosion inhibition performance of 2205 duplex stainless steel were also determined. The water-soluble chitosan showed excellent corrosion inhibition performance on the 2205 duplex stainless steel. Polarization curves demonstrated that chitosan acted as a mixed-type inhibitor. When the stainless steel specimen was immersed in the 0.2 g/L chitosan solution for 4 h, a dense and uniform adsorption film covered the sample surface and the inhibition efficiency (IE) reached its maximum value. Moreover, temperature was found to strongly influence the corrosion inhibition of chitosan; the inhibition efficiency gradually decreased with increasing temperature. The 2205 duplex stainless steel specimen immersed in 0.4 g/L water-soluble chitosan at 30℃ displayed the best corrosion inhibition among the investigated specimens. Moreover, chitosan decreased the corrosion rate of the 2205 duplex stainless steel in an FeCl₃ solution.     

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.     

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.