稀土Ce在埋弧焊焊缝金属中的作用研究

本文通过使用添加不同含量稀土的自制的焊剂完成船板的焊接,并研究焊剂中稀土Ce的添加对E36钢大热输入埋弧焊焊缝的金属组织,即显微组织和夹杂物成分,与力学性能的影响,借此综合评价稀土铈在大热输入埋弧焊焊缝金属组织转变中的作用。     

微合金钢焊缝金属中的针状铁素体

系统地分析了微合金钢焊缝金属中针状铁素体组织的形成条件及特点，对夹杂物粒径、数量进行了统计分析，并阐述了针状铁素体的形核位置。结果表明，焊缝金属化学成分和冷却速度是影响针状铁素体(AF)的主要因素，应力对焊缝金属相变的影响很小。焊缝金属中约有60％夹杂物的粒径都小于0．6μm，只有不足10％的夹杂物粒径大于1．0μm，约有94％以上提供针状铁素体(AF)形核的夹杂物的粒径为0．2～0．6μm．微合金钢焊缝金属最理想的组织是获得大于65％的针状铁素体，其平均板条尺寸约为1μm，AF在原奥氏体晶内合适粒径的夹杂物上形核长大，在较粗大的原奥氏体晶粒和夹杂物粒径大于2μm条件下，焊缝金属可得到大量的AF。AF在夹杂物上形核机理有3种；形核剂与核心共格界面形核机理、高能惰性基体形核机理及高应变能区形核机理。     

低合金高强钢焊缝金属针状铁素体的高温回火性能研究

采用OM、SEM、EBSD、TEM等表征技术,并结合拉伸、冲击和硬度测试等手段,对低合金高强钢焊缝金属中针状铁素体经640℃高温回火前后的显微组织和力学性能进行研究,并借助热力学计算,探讨了针状铁素体回火组织稳定性的微观机制。结果表明,低合金高强度钢焊缝金属经不同时间高温回火后,组织均由体积分数约90%的针状铁素体和少量晶界铁素体构成,无明显的晶粒粗化现象,保持了针状铁素体基体的高位错密度。在回火1 h后,焊缝金属的强度和硬度显著提高;随着回火时间的延长,其强度和硬度略有下降,但整体仍维持在较高水平,这主要归因于短时回火(不超过2 h)期间,大量碳化物的析出产生了显著的析出强化作用;随着回火时间延长,析出物的类型和数量变化不大,这与热力学计算结果相吻合。     

大热输入焊接用钢的组织与力学性能

为研究大热输入焊接用钢的工业化生产工艺,采用实验室研究的氮化钛和氧化钛微细分散新工艺技术,对冶炼过程中合金的添加顺序和添加时机进行控制,在国内某钢厂进行了大热输入焊接原油储罐用钢的工业生产.通过对传统钢和工业试制钢焊接热模拟和气电立焊实验的冲击韧性对比,分析夹杂物数量、类型及尺寸对焊接热影响区组织的影响.结果表明:钢板的力学性能符合国标要求,屈强比小于0.9,在400 kJ/cm的焊接热输入条件下,熔合线组织为多边形先共析铁素体和晶内大量针状铁素体,具有良好的低温冲击韧性.尺寸为1~3μm的含TiOx-Al2O3-MnS类夹杂物最有利于晶内针状铁素体(IAF)形核.     

微合金钢焊缝金属中的针状铁素体

系统地分析了微合金钢焊缝金属中针状铁素体组织的形成条件及特点 ,对夹杂物粒径、数量进行了统计分析 ,并阐述了针状铁素体的形核位置。结果表明 ,焊缝金属化学成分和冷却速度是影响针状铁素体 (AF)的主要因素 ,应力对焊缝金属相变的影响很小。焊缝金属中约有 6 0 %夹杂物的粒径都小于 0 .6 μm ,只有不足 10 %的夹杂物粒径大于 1 0 μm ,约有 94 %以上提供针状铁素体 (AF)形核的夹杂物的粒径为 0 .2～ 0 .6 μm。微合金钢焊缝金属最理想的组织是获得大于 6 5 %的针状铁素体 ,其平均板条尺寸约为 1μm。AF在原奥氏体晶内合适粒径的夹杂物上形核长大 ,在较粗大的原奥氏体晶粒和夹杂物粒径大于 2 μm条件下 ,焊缝金属可得到大量的AF。AF在夹杂物上形核机理有 3种 :形核剂与核心共格界面形核机理、高能惰性基体形核机理及高应变能区形核机理。     

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。     

药芯焊丝焊缝金属断裂韧性试验研究

用卸载柔度单试样法ＣＯＤ阻力曲线自动测试技术，测定了ＣＯ２气体保护焊药芯焊丝ＹＪ５０１焊缝金属在室温和－２０℃时的ＣＯＤ阻力曲线，并对焊缝金属的显微组织进行了电镜分析，结果表明：ＣＯ２气体保护焊ＹＪ５０１药芯焊丝焊缝金属在室温和－２０℃均有较高的断裂韧性，焊缝金属中含有一定量的针状铁素体是其具有较高断裂韧性的主要原因。     

药芯焊丝焊缝金属断裂韧性试验研究

用卸载柔度单试样法ＣＯＤ阻力曲线自动测试技术，测定了ＣＯ２气体保护焊药芯焊丝ＹＪ５０１焊缝金属在室温和－２０℃时的ＣＯＤ阻力曲线，并对焊缝金属的显微组织进行了电镜分析．结果表明：ＣＯ２气体保护焊ＹＪ５０１药芯焊丝焊缝金属在室温和－２０℃均有较高的断裂韧性，焊缝金属中含有一定量的针状铁素体是其具有较高断裂韧性的主要原因     

稀土处理钢中夹杂物对晶内针状铁素体形成的影响

分析了稀土处理钢中夹杂物的特征（夹杂物种类、尺寸分布和体积分数）对微观组织中针状铁素体形成的影响.结果表明,钢中夹杂物种类和体积分数对针状铁素体组织的形成非常重要.稀土氧化物（包含稀土氧硫化物）与铁素体具有低至1.9%的错配度降低针状铁素体在夹杂物表面的形核能垒,从而促使它在稀土氧化物上形核.反之,稀土硫化物与铁素体具有高达42.5%的错配度不能诱导生成针状铁素体组织.此外,微观组织中针状铁素体的体积分数随着夹杂物体积分数的增加而增大,当钢中夹杂物体积分数是9.5×10-4时其体积分数达到53%.     

锆脱氧钢中非金属夹杂物及对显微组织的影响

实验用钢在低碳锰钢基础上采用锆脱氧及钛微合金化,研究了连续冷却和等温热处理条件下的组织转变行为,分析了夹杂物的析出类型及对组织转变的影响机理.统计结果表明:夹杂物在0.2~1μm尺寸范围内有较高的数量密度,主要为Zr O2·Mn S和Zr O2·Mn S·Ti N复相夹杂,与热力学分析结果一致.实验钢以1℃/s连续冷却及500℃等温时均得到晶内针状铁素体组织,促进铁素体形核的主要夹杂物类型为Zr O2·Mn S·Ti N.Mn S以Zr O2为核心复合析出形成贫锰区是促进铁素体形核的重要因素,Ti N的复合析出降低了铁素体形核界面能,进一步促进了针状铁素体转变.     

稀土处理C-Mn钢显微组织和夹杂物演化

对稀土处理C-Mn钢的夹杂物和显微组织进行分析,统计稀土处理C-Mn钢中针状铁素体形核核心尺寸,并将稀土处理钢在不同温度下淬火,研究稀土夹杂物生成和长大过程. 实验结果表明:C-Mn钢加入少量稀土后钢中夹杂物从MnS﹢硅铝酸盐夹杂转变为La2 O2 S﹢LaAlO3 ﹢MnS﹢硅铝酸盐夹杂,尺寸得到细化,显微组织也从马氏体﹢贝氏体组织变成侧板条铁素体、针状铁素体和块状铁素体组织;稀土处理C-Mn钢中针状铁素体有效形核核心的尺寸集中在1~4μm,主要是在钢液中形成,冷却和凝固过程形成的数量较少;稀土夹杂物在钢液温度和冷却及凝固过程容易碰撞黏合长大,上浮从钢液中去除, MnS能在稀土夹杂物颗粒间析出.     

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。     

卷后冷速对600MPa级钢板微观组织的影响

为了研究卷取后冷却速度对600MPa级低碳贝氏体高强钢钢板组织和力学性能的影响,探究获得其最佳性能的途径和方法,利用光学显微镜和透射电子显微镜（TEM）对样品进行微观组织观察和分析。研究卷取后在空气中冷却速度对卷板的板头、板间、板尾的微观组织影响。结果表明：600 MPa级钢板的组织主要由针状铁素体、板条铁素体、粒状贝氏体、板条贝氏体、M/A组成。卷板头部和尾部在空气中冷却速度较快,针状铁素体较多,强度高;中间部位冷却速度较慢,板条铁素体、粒状贝氏体较多,强度低。     

Research and Development of X70 with an Acicular Ferrite Microstructure for West-East Pipeline Project

It is introduced in this paper that a high strength and high toughness X70 pipeline steel with an ultra-low acicular ferrite microstructure has been researched and developed at Baosteel according to the requirements of the West-East Gas Pipeline(WEGTP) project. The developed steel has higher strength, higher toughness, lower ductile-brittle transition temperature and higher dynamic tear-resistance than the conventional X70 with ferrite and pearlite microstructure. The excellent properties of the steel are benefited from ultralow carbon acicular ferrite consisting of interaction of very fine precipitated particles and high-density dislocation. And the steel has been applied on the WEGTP in China.     

含锆微合金钢焊接区针状铁素体形成观察

借助Gleeble-2000热模拟试验机和TEM对Zr,Zr＋Ti处理试验钢焊接粗晶区中针状铁素体的形核进行了观察。结果表明，Zr和Ti的氧化物都能够作为焊接粗晶热影响区中针状铁素体形核的核心，在提高针状铁素体数量方面，Ti的氧化物比Zr的氧化物更为有效。     

钛稀土复合处理对C--Mn钢粗晶热影响区组织及韧性的影响

利用Gleeble-1500D热模拟机进行焊接热影响区热循环模拟实验,研究了在焊接热输入为65 kJ·cm-1时稀土单独处理和钛稀土复合处理对C-Mn钢粗晶热影响区组织及冲击韧性的影响,并利用扫描电镜观察和分析了实验钢中的夹杂物和冲击断口形貌,利用光镜观察了热循环模拟后实验钢中的微观组织.实验结果表明:稀土单独处理和钛稀土复合处理的试样微观组织分别主要是晶界铁素体+块状铁素体+针状铁素体和晶界铁素体+晶内针状铁素体.经稀土单独处理的试样中夹杂物为La2 O2 S+锰铝硅酸盐+MnS复合夹杂;钛稀土复合处理的试样中的夹杂主要是La2 O2 S+TiOx+锰铝硅酸盐+MnS复合夹杂.钛稀土复合处理钢中的复合夹杂更细小,有利于形成细小的晶内针状铁素体.钛稀土复合处理极大地改善了实验钢的焊接热影响区低温冲击韧性,比稀土单独处理对试样的冲击性能提升效果更好.     

Effects of welding wire composition and welding process on the weld metal toughness of submerged arc welded pipeline steel

The effects of alloying elements in welding wires and submerged arc welding process on the microstructures and low-temperature impact toughness of weld metals have been investigated. The results indicate that the optimal contents of alloying elements in welding wires can improve the low-temperature impact toughness of weld metals because the proeutectoid ferrite and bainite formations can be suppressed, and the fraction of acicular ferrite increases. However, the contents of alloying elements need to vary along with the welding heat input. With the increase in welding heat input, the contents of alloying elements in welding wires need to be increased accordingly. The microstructures mainly consisting of acicular ferrite can be obtained in weld metals after four-wire submerged arc welding using the wires with a low carbon content and appropriate contents of Mn, Mo, Ti-B, Cu, Ni, and RE, resulting in the high low-temperature impact toughness of weld metals.