自保护药芯焊丝熔敷金属中O、N的控制及其对显微组织和韧性的影响

采用氧氮分析仪、光学显微镜、电子显微镜及电子能谱仪研究了自保护药芯焊丝熔敷金属中O、N含量对夹杂物类型、显微组织及低温冲击韧性的影响规律.结果表明,对于BaF_2-Al-Mg渣系自保护药芯焊丝,药芯中不低于4%的LiF,可有效改善电弧稳定性;同时在电弧区生成Li_3N,降低熔覆金属中的N含量.通过向药芯中加入10%的Fe_2O_3和5%的MnO_2,可将熔敷金属中Al质量分数降低至0.84%,而氧质量分数提高到85×10~(-6),得到以Al_2O_3为主的圆形夹杂,增加晶内异质形核核心,焊缝组织得到细化.通过对O、N含量的有效控制可显著提高熔敷金属的低温韧性.     

CeO2对自保护药芯焊丝性能的影响

通过向BaF2-Al-Mg渣系自保护药芯焊丝药芯中加入稀土氧化物CeO2，研究了CeO2对该渣系自保护药芯焊丝焊接工艺及熔敷金属低温冲击韧性的影响．研究表明，用适量CeO2代替传统使用的MgO、Al2O3加入到药芯中，经冶金反应生成铈铝复合氧化物CeAlO3，能够有效调整熔渣的物化性能，减小焊接飞溅，改善熔渣覆盖和脱渣性；更为重要的是，以CeO2代替MgO、Al2O3造渣，降低了熔敷金属中大尺寸AIN、MgO·Al2O3等脆性夹杂物的含量，从而提高并稳定了自保护药芯焊丝熔敷金属的低温冲击韧性．     

铝对自保护药芯焊丝焊缝组织及力学性能的影响

通过光谱分析、Luzex.F图像分析、扫描电镜、能谱分析、力学性能试验等手段,研究了高铝BaF2渣系自保护药芯焊丝焊缝中的Al含量对焊缝中夹杂物、微观组织和力学性能的影响.研究结果表明:随焊缝中的Al含量增高,焊缝夹杂物平均尺寸增大;焊缝中的夹杂物以AlN和Al2O3为主,在低Al焊缝中以Al2O3为主的夹杂物较多,而在高Al焊缝中AlN夹杂较多;Al含量的不同会引起焊缝微观组织的改变,以Al2O3为主的夹杂物能够诱导焊缝中针状铁素体形核,而AlN夹杂会引起焊缝组织粗大;焊缝中Al含量增加使焊缝的强度增高而韧性下降.     

TiO2对自保护药芯焊丝熔敷金属组织与性能的影响

针对自保护药芯焊丝焊接熔渣中TiO₂和Al、Mg的冶金反应引起熔敷金属成分变化的问题，本文以CaF₂-Al-Mg为基础渣系，制备了不含TiO₂和在药粉中分别添加5%、10%和20%TiO₂的4种自保护药芯焊丝，并以熔化极自保护焊接方式堆焊了相应的熔敷金属，通过落锤冲击试验、直读光谱仪、光学显微镜、SEM、拉伸试验和冲击试验，研究了TiO₂对脱渣率以及熔敷金属成分、组织、夹杂物和力学性能的影响规律．试验结果表明，TiO₂能有效改善脱渣性，并会与Al、Mg发生冶金反应：2Al+Mg+2TiO₂→2Ti+Mg Al₂O₄，还原出来的Ti经过渣-金属界面进入熔敷金属，导致熔敷金属中的Ti含量明显升高，C、Si、N含量降低；无TiO₂焊丝的熔敷金属组织主要为针状铁素体，夹杂物主要为直径<1μm的圆形Mg O·Al₂O₃，此时的屈服...     

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.     

大焊接线能量下RE对C—Mn钢熔敷金属低温韧性的影响

对稀土元素加入粘结焊剂，在大线能量下焊接Ｃ－Ｍｎ钢熔敷金属的低温韧性进行了研究，利用混料优化设计理论分析了焊剂组分与熔敷金属低温韧性间的关系，得到描述定量关系的回归方程和交互作用曲线，研究了ＲＥ对熔敷金属中夹杂物的影响，探讨了熔敷金属低温韧性的变化规律与其中夹杂物的对应关系。     

微合金钢中氧化物夹杂对焊接热影响区组织、性能的影响

研究了一种微合金钢中夹杂物与模拟焊接热影响区微观组织以及低温冲击韧性的关系.结果发现:实验钢夹杂物以类球状Ti2O3-Al2O3-MnS型复合夹杂为主,分布较为均匀且尺寸小于3μm;在相变冷却时间较短(T8/5=40s)时,试样微观组织以针状铁素体和沿晶铁素体为主,板条贝氏体束较少,原奥氏体晶粒尺寸在50μm左右,低温冲击性能优良;随着相变冷却时间的延长(T8/5=60,80s),原奥氏体晶粒尺寸也随之增大,相变温度的提高和相变区域的变宽使得位于原奥氏体晶界附近的夹杂物对晶界处多边形铁素体的诱导促进作用更加明显,沿晶铁素体长大剧烈,一定程度上消耗了晶内针状铁素体对组织的分割细化作用,使得低温冲击韧性有所降低.     

氧化铈对FAB法埋弧焊缝组织与性能的影响

实验研究了CeO_2对FAB(焊剂石棉衬垫单面焊)法埋弧焊D32船用高强钢焊缝金属组织及性能的影响.结果表明:在焊接电弧作用下,CeO_2使焊缝金属增氧,Mn和Si含量降低;CeO_2能细化FAB埋弧焊焊缝金属中夹杂物,促进直径小于2.0μm铈的氧硫复合物形成,并诱导大量针状铁素体形成;合金粉中加入CeO_2后,焊缝金属显微组织主要为针状铁素体、少量先共析铁素体与侧板条铁素体;合金粉中CeO_2质量分数不超过3%时,焊缝金属的屈服强度、抗拉强度、V型缺口冲击值随CeO_2质量分数增加而增加,当达到5%时,焊缝金属的屈服强度、抗拉强度和V型缺口冲击值有所下降.焊缝金属中CeS,Ce_2S_3和Ce_2O_2S复合夹杂物诱导针状铁素体的形核机理是它们与针状铁素体的错配小,符合最小错配度形核机理.     

合金元素对X80管线钢熔敷金属组织和性能的影响

为了研究Ni、Cr、Mo、Ti、V元素对X80管线钢熔敷金属显微组织和力学性能的影响，设计了5种化学成分的实心焊丝，并用其对X80管线钢进行MIG焊焊接．经过光学显微镜、电子扫描显微镜分析及力学性能试验，对熔敷金属的显微组织、力学性能进行了研究．结果表明：随着碳当量的增加，熔敷金属的拉伸性能不断提升；Ni含量低于1.0%时，随着Ni含量的增加，针状铁素体比例略增加，而先共析铁素体尺寸发生粗化；Ti、V微合金元素含量的增加，可增加熔敷金属针状铁素体的长宽比，使M-A组元尺寸显著减小，从而屈服强度保持在612 MPa,-20℃下冲击吸收功可达141 J；当Cr、Mo元素含量提高至0.57%时，等轴铁素体被成排的贝氏体取代，且包含大量原奥氏体晶界，使得冲击韧性急剧恶化．     

超低温高锰钢埋弧焊焊缝金属微观组织及冲击韧性分析

采用埋弧焊工艺制备低温高锰钢焊缝金属,其主要成分为:0.20%～0.22%C、20.00%～22.00%Mn及2.80%～3.00%Ni。通过-196℃示波冲击试验,结合微观组织和冲击断口表征,分析了影响焊缝金属低温冲击韧性的微观机理。结果表明,该焊缝金属在-196℃的平均冲击值为68.2 J,断裂类型为延性断裂,断口呈韧窝形貌。焊缝金属能发生延性断裂缘于全奥氏体组织具有优异的塑性变形能力。冲击过程组织发生了马氏体相变,即相变诱导塑性(TRIP)效应,这在一定程度上有益于焊缝金属低温韧性的提升。另外,焊缝金属组织中粒径小于0.5μm夹杂物粒子占比为61.5%,这是其保持良好低温韧性的另一因素。     

35SiMnMoV钢多相复合组织形态对常温冲击性能的影响

作者采用热处理方法,获得了马氏体+贝氏体+铁素体+奥氏体的多相纤维状复合组织。并与马氏体+铁素体纤维状双相组织和粒状贝氏体为主的复合组织进行了冲击性能、硬度、强度的对比。应用光镜、扫描电镜和透射电镜,对冲击断口形貌、复合组织形态进行了观察。用X射线衍射仪测定了奥氏体体积分数。结果表明:前者在低温回火或未回火状态下,与调质态的纤维状双相组织和回火态的粒状贝氏体组织相比,在等硬度、等强度下,具有更高的冲击韧性和更优异的强韧性配合。本文还探讨了冲击性能变化的机理。     

X80管线钢埋弧焊缝组织特征及其控制的试验研究

从贝氏体强化针状铁素体基体角度出发,采用降低碳元素、提高锰元素含量,并添加镍元素以增加贝氏体转变区和高温铁素体转变区的分离程度的技术路线,进行Mn-Ni-Mo-Ti-B合金系X80级(σs≥551 MPa)管线钢埋弧焊丝的试验研究.焊缝的力学性能测试以及SEM、TEM显微组织观察结果表明,对于所研究的焊缝,过高的锰元素含量因提高冷裂纹敏感指数(Pcm)而细化焊缝金属原奥氏体晶粒尺寸,增加贝氏体形核质点,减少了晶内形核的针状铁素体含量,焊缝韧性下降.镍元素对Pcm贡献较小,且镍元素使焊缝金属基体易于交叉滑移,因而合适的镍元素含量有利于提高焊缝的强韧性.针状铁素体片以夹杂物为核心呈放射状生长,夹杂物周围的局部合金元素(Mn,Ti等)贫乏区提高铁素体相变温度,有利于针状铁素体在该区优先形核.另外,夹杂物周围不存在镍元素的贫乏区.     

X80管线钢埋弧焊缝组织特征及其控制的试验研究

从贝氏体强化针状铁素体基体角度出发，采用降低碳元素、提高锰元素含量，并添加镍元素以增加贝氏体转变区和高温铁素体转变区的分离程度的技术路线，进行Mn-Ni-Mo-Ti-B合金系X80级（σs≥551MPa）管线钢埋弧焊丝的试验研究。焊缝的力学性能测试以及SEM、TEM显微组织观察结果表明，对于所研究的焊缝，过高的锰元素含量因提高冷裂纹敏感指数（Pcm）而细化焊缝金属原奥氏体晶粒尺寸，增加贝氏体形核质点，减少了晶内形核的针状铁素体含量，焊缝韧性下降。镍元素对Pcm贡献较小，且镍元素使焊缝金属基体易于交叉滑移，因而合适的镍元素含量有利于提高焊缝的强韧性。针状铁素体片以夹杂物为核心呈放射状生长，夹杂物周围的局部合金元素（Mn，Ti等）贫乏区提高铁素体相变温度，有利于针状铁素体在该区优先形核。另外，夹杂物周围不存在镍元素的贫乏区。     

低温镍基焊条焊接的LNG储罐用9Ni钢接头的力学性能

采用3种药皮成分不同焊条对LNG储罐用9Ni钢进行焊接,利用多元热动力学相图计算软件JMat Pro的Scheil模型配合镍基合金材料数据库对相应焊缝熔敷金属进行偏析计算,通过光学显微镜(OM)分析熔敷金属的组织,并利用IPP软件观测枝晶间距.此外,通过硬度、拉伸和低温冲击等试验评定熔敷金属的力学性能.结果表明,Nb为正偏析元素,3种焊条的熔敷金属组织均由奥氏体树枝晶和析出相组成.OK92.55型焊条的熔敷金属具有更小的枝晶宽度和枝晶间距,这是由于Nb元素的偏析作用,形成的碳化物有抑制枝晶长大的作用,这促使其熔敷金属具有更大的断后延伸率和断面收缩率,具有良好的塑性.3种焊缝在热影响区的硬度最大,这是因为焊接热循环的作用.3种焊条熔敷金属的拉伸断口形貌均为韧窝和解理两种断裂方式相结合的形貌,说明它们既有塑性断裂,还有脆性断裂,但OK92.55型焊条熔敷金属的韧窝占比更高,证明其拉伸塑性较好.3种焊条的熔敷金属的低温冲击断口均为韧窝形貌,OK92.55型焊条熔敷金属的韧窝更深更小,表现出更好的低温韧性.     

自保护药芯焊丝在钢轨焊补中的应用

自保护药芯焊丝不需要任何的保护气体,电弧呈喷射状、飞溅小、操作工艺性能好、脱渣容易,可以半自动焊和全自动焊,生产效率高,焊接质量好,熔敷金属具有优良的冲击韧性,抗裂性能好。钢轨焊补用自保护药芯焊丝的主要技术要求,提高自保护药芯焊丝抗风和抗气孔能力,提高自保护药芯焊丝的脱渣性和很好的冲击韧性及硬度,减少自保护药芯焊丝的飞溅,但自保护药芯焊丝的填充率必须保证。     

精炼渣成分与轴承钢夹杂物类型关系热力学分析

针对轴承钢中钙铝酸盐大型夹杂物的控制问题,通过计算GCr15轴承钢中尖晶石MgO·Al2 O3、钙的铝酸盐CaO·6Al2 O3夹杂物生成热力学,分析精炼渣成分与夹杂物类型之间的定量关系.结果表明：当钢水中含有质量分数0.10×10-6的溶解钙[Ca]时,只要溶解镁[Mg]质量分数小于10×10-6,MgO·Al2O3就会被[Ca]还原成 CaO·6Al2O3;当精炼渣碱度为7.04,(MgO)质量分数为1.38%时,钢水中溶解[Mg]质量分数比临界[Mg]质量分数低56%,夹杂物以尺寸大于10μm的CaO-Al2O3系复合夹杂为主;当精炼渣碱度为3.75,(MgO)质量分数3.14%时,钢水中溶解[Mg]质量分数比临界[Mg]质量分数低14%,夹杂物以尺寸小于8μm的MnS包裹MgO·Al2 O3复合夹杂为主;当精炼渣钙铝比C/A为1.8~2.0时,控制精炼渣碱度R为4.5~5.5,(MgO)质量分数为3%~5%,即能使钢中MgO·Al2O3保持稳定而不转变为CaO·6Al2O3.     

低碳Cr-Mn-Si-Mo空冷贝氏体钢力学性能的研究

以A3钢、硅铁、锰铁、铬铁及钼铁为原料,冶炼成无缺口的冲击试样.试样经过奥氏体化后空冷处理,分别测试了铸态及空冷处理后试样的洛氏硬度、冲击韧性,并在Olympus和扫描电子显微镜（SEM）下观察了其组织形态与断口.试验结果表明,试样经920℃奥氏体化后空冷得到较好的硬度与冲击韧性的匹配,硬度为HRC31.0,冲击韧性为200.775J/cm^2,金相组织以粒状贝氏体为主,含有少量的残余奥氏体.     

Al_2O_3陶瓷颗粒对镍基合金涂层耐磨性能的影响

采用激光熔覆技术在Cr12MoV冷作模具钢上制备Al_2O_3陶瓷颗粒增强的镍基合金涂层,分别采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了熔敷镍基合金涂层的横截面宏观形貌、显微组织、物相、显微硬度和耐磨性能.结果表明:当陶瓷颗粒的质量分数为15%时,镍基合金涂层中出现明显裂纹;当陶瓷颗粒的质量分数小于15%时,镍基合金涂层中金属与母材具有良好的冶金结合;镍基合金涂层的显微硬度与耐磨性具有相同的变化规律,即随着陶瓷颗粒质量分数的增加,显微硬度逐渐增大,耐磨性能逐渐增强,这是由于Al_2O_3陶瓷颗粒均匀分布在Cr元素形成的固溶体骨架附近的缘故.     

Mg-Zr处理对FH40级船板钢铸态夹杂物特征的影响

采用定量金相及SEM-EDS手段对Mg,Zr及Mg-Zr处理FH40级船板铸钢中夹杂物粒径分布、平均粒径、总数量、总面积及成分、形貌等特征进行系统研究.结果表明,Mg,Zr及Mg-Zr处理后铸锭夹杂物平均粒径下降,夹杂物总数量增加.Mg的质量分数为0024%时,夹杂物中MgO平均质量分数为1257%,变质不充分;Mg的质量分数增加至0072%后,夹杂物中MgO平均质量分数为3558%,实现了氧化铝向MgO·Al2O3的充分变质,且夹杂物粒径明显减小.003%Zr处理后,铸锭夹杂物以Al2O3+MnS,Al-Zr-O+MnS为主;低Mg+高Zr,高Mg+低Zr,高Mg+高Zr处理炉次试验钢铸锭中均发现了含Zr夹杂物,其中高Mg+高Zr炉次形成了ZrO2夹杂,该类夹杂物被MgO·Al2O3包裹,团聚现象明显.     

稀土Ce在大热输入焊缝金属中的作用

研究了稀土Ce对大热输入焊缝金属中夹杂物尺寸大小和分布,焊缝金属的显微组织和力学性能的影响,探讨了稀土Ce的氧硫化物诱导针状铁素体的形核机理。结果表明,稀土Ce能细化焊缝金属的夹杂物,使焊缝金属中直径小于2.0μm的非金属夹杂物达90%以上。稀土Ce在大热输入焊缝金属中以Ce2O2S、Ce3S4和CeS的形式存在,形成中心为Al2O3、TiO、MnO和SiO2,表面为Ce2O2S、Ce2S3或CeS的非金属夹杂物,位于夹杂物表面的Ce2O2S、Ce3S4和CeS诱导针状铁素体形核,增加焊缝金属中针状铁素体的含量,抑制先共析铁素体的生成,细化焊缝金属晶粒,提高焊缝金属的韧性。稀土Ce的氧硫化物诱导针状铁素体形核的机理是Ce2O2S、Ce3S4和CeS与针状铁素体的错配度小。