中國(guó)低活馬氏體鋼TIG焊溫度場(chǎng)接頭組織分析

運(yùn)用小孔法測(cè)量馬氏體不銹鋼鑄件zg1cr12ni3mo2co2vn焊接接頭回火前、后的殘余應(yīng)力;采用sem和金相相結(jié)合的方法,觀察了該焊件的組織和斷口形貌;測(cè)量焊接接頭金屬的顯微硬度。試驗(yàn)結(jié)果表明,焊件接頭未回火室溫基體金屬的顯微組織為脆硬的馬氏體,且存在著較大焊接殘余應(yīng)力;回火后,焊件接頭的顯微組織為回火索氏體,改善了鋼的塑性及韌性,提高了合金的綜合力學(xué)性能。

熱等靜壓擴(kuò)散焊接由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是聚變堆包層第一壁及冷卻板等復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的首選制造技術(shù)之一。本文對(duì)中國(guó)低活化馬氏體鋼clam的熱等靜壓焊接進(jìn)行了初步研究。實(shí)驗(yàn)中clam鋼自身焊接的拉伸性能已經(jīng)達(dá)到母材的水平,但沖擊斷口為原接合面,且強(qiáng)度較低,x射線能譜(eds)分析發(fā)現(xiàn)沖擊斷面上有強(qiáng)氧化物形成元素al、si、v等富集,初步認(rèn)為焊接前期處理過程中待焊接面形成的穩(wěn)定氧化膜導(dǎo)致沖擊性能較低。

主要針對(duì)t91/t91同種鋼管接頭在平焊位置進(jìn)行碳當(dāng)量計(jì)算、焊接方法選擇、焊接措施控制、焊后熱處理等工藝性試驗(yàn)研究。確定了焊接工藝參數(shù),對(duì)接頭進(jìn)行了拉伸、彎曲、沖擊等性能試驗(yàn),觀察了接頭組織。結(jié)果表明:采用鎢極氬弧焊(tig)的接頭性能優(yōu)于tig焊打底手弧焊填充與蓋面的接頭的性能。

根據(jù)焊接過程中的電弧形貌和熱源的疊加原理推導(dǎo)出了三絲焊接的高斯熱源計(jì)算公式,建立了合適的有限元數(shù)學(xué)模型,在充分考慮對(duì)流、輻射、熔池蒸發(fā)、液體流動(dòng)以及相變潛熱等邊界條件的情況下,對(duì)t形接頭的三絲高速焊接過程中溫度場(chǎng)的瞬態(tài)變化進(jìn)行了計(jì)算和分析.最后提取計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)照.結(jié)果表明,計(jì)算所得的焊縫截面形狀與實(shí)際試驗(yàn)相吻合,接頭焊接熱循環(huán)與焊縫組織基本一致,從而驗(yàn)證了所建模型的可靠性.

采用tig焊和活性tig焊(a-tig)方法對(duì)10mm厚的az31鎂合金進(jìn)行焊接。使用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡等分析兩種焊接方法焊接的接頭外觀形貌、顯微組織等。試驗(yàn)結(jié)果表明:兩種方法都能獲得成形美觀的焊縫,但采用活性劑可以獲得更好的熔透效果;這兩種方法獲得的接頭晶粒尺寸為焊縫區(qū)最大、母材區(qū)最小,并且打底焊與封面焊的組織形貌不完全相同;當(dāng)采用tig焊時(shí),析出相主要在晶界上,而采用a-tig焊時(shí),在晶界與晶粒上都存在析出相;兩種方法得到的焊接接頭硬度都是焊縫區(qū)硬度最高,熱影響區(qū)最低;兩種方法得到的焊接接頭強(qiáng)度基本一致,斷裂部位在焊縫處。

對(duì)活性化焊接(a-tig)方法在鎂合金焊接中的應(yīng)用進(jìn)行了初步的探討。選取tio2作為活性劑,研究了單一活性劑tio2對(duì)鎂合金焊接后微觀組織的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,涂敷單一活性劑tio2可以使焊縫熔深比常規(guī)的tig焊增加2倍。與未涂敷活性劑的焊縫相比,涂敷tio2活性劑可以增大焊接的熔深,減小熔寬。

電熔焊接是聚乙烯燃?xì)夤艿莱Ｓ玫倪B接技術(shù)之一.電熔焊接過程的溫度場(chǎng)分布對(duì)接頭的強(qiáng)度和壽命有著重要的影響.文中建立了聚乙烯管道電熔焊接接頭的一維非穩(wěn)態(tài)整體傳熱模型,綜合考慮聚乙烯比熱容、密度和熱導(dǎo)率的溫度非線性,電阻絲與聚乙烯的熱導(dǎo)率以及實(shí)時(shí)輸入功率隨溫度變化對(duì)溫度場(chǎng)的影響.結(jié)果表明,利用文中的方法可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)電熔焊接過程的溫度場(chǎng),跟蹤焊接功率的實(shí)時(shí)變化情況.

通過試驗(yàn)方法對(duì)比研究了焊接熱循環(huán)對(duì)三種鋁合金-鋼過渡接頭溫度場(chǎng)及界面結(jié)合性能的影響。結(jié)果表明:焊接熱循環(huán)對(duì)過渡接頭復(fù)合界面結(jié)合強(qiáng)度具有顯著的影響。同一焊接條件下,焊接熱循環(huán)在新型四層過渡接頭界面上產(chǎn)生的溫度峰值明顯低于目前廣泛應(yīng)用的兩種三層復(fù)合過渡接頭,前者焊接前后的性能也大大高于后者,即使采用小寬度焊接試樣,其焊后性能仍能滿足"高施焊溫度、更大應(yīng)力承載、結(jié)合界面更強(qiáng)"的艦船設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

在備有拉伸裝置的掃描電鏡上,原位觀察了低碳板條馬氏體鋼的變形和斷裂過程。結(jié)果表明,板條馬氏體的變形是以滑移方式進(jìn)行的,位錯(cuò)沿滑移面的滑移受阻,在試樣表面留下呈波紋狀的變形帶。在應(yīng)力峰值前后,主裂紋開始起裂;在主裂紋擴(kuò)展過程中,在主裂紋前面的薄弱區(qū)域如夾雜等會(huì)先起裂形成小裂紋或空洞,隨應(yīng)力加大相鄰的微孔聚合、連接長(zhǎng)大成新裂紋;在斷裂過程中,裂紋在板條束界發(fā)生轉(zhuǎn)折。盡管原奧氏體晶粒尺寸小的試樣起裂載荷大,不同晶粒尺寸馬氏體組織的變形和斷裂過程沒有本質(zhì)差別。

以微合金化鑄鐵同質(zhì)氣焊絲為焊接材料,采用鎢極氬弧焊對(duì)ht200鑄鐵件進(jìn)行了焊接研究,分析了焊接區(qū)的組織和性能。結(jié)果表明,在室溫焊接條件下,tig焊縫組織由點(diǎn)球狀和不規(guī)則碎塊狀石墨、少量魚骨狀的萊氏體及珠光體基體組成,熔合區(qū)組織由細(xì)小的點(diǎn)球狀石墨、萊氏體和細(xì)密的柱晶基體組成。焊補(bǔ)區(qū)硬度值普遍高于鑄件本體,可高出鑄件本體δhb100之多。基于焊接過程中保護(hù)氣體ar對(duì)焊接區(qū)金屬的激冷作用,tig焊只可用于鑄件非加工表面的焊補(bǔ),而不宜用于有加工性能要求表面的修復(fù)。

用鎳基釬料真空釬焊鎳基合金時(shí)釬焊溫度對(duì)釬料中si、b等元素的擴(kuò)散有重要作用,因此采用3種釬焊溫度對(duì)其進(jìn)行真空釬焊,研究了1080、1110和1140℃釬焊溫度下釬縫的微觀組織、元素分布及顯微硬度等。結(jié)果表明,隨著釬焊溫度的升高,釬料中元素向母材擴(kuò)散越充分,釬焊溫度為1140℃時(shí),釬縫組織基本為固溶體。

根據(jù)線性摩擦焊振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型,推導(dǎo)了焊接過程熱輸入數(shù)學(xué)模型,并通過熱過程分析,建立了線性摩擦焊三維熱分析有限元計(jì)算模型;利用有限元軟件ansys計(jì)算獲得了45鋼線性摩擦焊接頭溫度場(chǎng)的分布特征,并與用金相組織法測(cè)定的接頭溫度場(chǎng)進(jìn)行比較,驗(yàn)證了模擬結(jié)果。

焊接接頭組織 電弧焊接時(shí)，焊接電弧使焊件局部加熱和熔化，同時(shí)加入填充金屬(焊條或焊 絲)，形成金屬熔池，并不斷把熱量傳給周圍冷的母材金屬。當(dāng)電弧移開后，熔 池的溫度迅速降低，熔池中液體金屬凝固成焊縫。由于熱傳導(dǎo)的作用，母材將受 到不同程度的加熱和冷卻，相當(dāng)于進(jìn)行了一次熱處理，使其組織和性能發(fā)生了變 化，這部分金屬所占的區(qū)域就稱為焊縫的熱影響區(qū)。焊接接頭是焊縫和熱影響區(qū) 的總稱。 由于電弧對(duì)焊接接頭的加熱是不均勻的，焊縫區(qū)溫度達(dá)到金屬的熔化溫度， 而在整個(gè)熱影響區(qū)中，離焊縫越近溫度就越高。因此，在焊接接頭組織中不僅組 織和性能都不均勻，而且在焊縫和熱影響區(qū)中還容易產(chǎn)生各種焊接缺陷，存在焊 接殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中。焊接接頭組織和性能與焊接方法、焊接規(guī)范、接頭形式 等因素有關(guān)，并直接影響焊接結(jié)構(gòu)的性能和可靠性。 熱影響區(qū)某點(diǎn)加熱的最高溫度、高溫停留時(shí)間及冷卻速度

近幾年來(lái),隨著公司業(yè)務(wù)的快速發(fā)展,承接了許多大型馬氏體不銹鋼焊接箱體。這些不銹鋼箱體體積較大,但是箱體所用鋼板厚度很薄。由于馬氏體不銹鋼的導(dǎo)熱性不好,焊接性較差,加上鋼板很

采用透射電鏡對(duì)淬回火處理后6cr13馬氏體不銹鋼的顯微組織進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,980℃淬火后組織以板條馬氏體為主,有少量孿晶;1080℃淬火組織則全為孿晶馬氏體;低溫回火對(duì)980℃淬火后硬度的影響要小于其對(duì)1080℃淬火后硬度的影響。

針對(duì)電纜接頭線芯的溫度無(wú)法直接測(cè)量的問題,應(yīng)用有限元法建立了電纜接頭穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分布模型;利用ansys軟件對(duì)其溫度場(chǎng)分布進(jìn)行了仿真分析,得到了電纜接頭線芯溫度和表面溫度的關(guān)系;根據(jù)仿真結(jié)果,提出了一種基于溫度場(chǎng)的電纜接頭溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,給出了系統(tǒng)中供電電源和數(shù)據(jù)處理的設(shè)計(jì),為工程中監(jiān)測(cè)電纜接頭溫度、電纜運(yùn)行狀況提供了理論依據(jù)。

針對(duì)316l奧氏體不銹鋼,研究了單一成分活性劑及sio2與tio2混合活性劑對(duì)熔深及焊縫微觀組織的影響。結(jié)果表明:涂敷sio2與tio2混合活性劑的焊縫熔深是未涂敷活性劑的2倍以上?；钚詣﹕io2的涂敷不僅能使熔深有明顯增加,而且可以打亂奧氏體柱狀晶生長(zhǎng)的方向性,對(duì)焊縫組織有明顯的改善作用。sio2對(duì)焊縫組織的細(xì)化作用,與si對(duì)凝固模式的影響有著直接關(guān)系,si的存在能提高w(cr)eq/w(ni)eq值,促使fa凝固模式的發(fā)展,有利于δ相的形成,阻礙奧氏體枝晶的生長(zhǎng)。

貝氏體鋼轍叉專用焊條接頭組織和力學(xué)性能——針對(duì)新型轍叉用貝氏體鋼，研制出一種焊接工藝性能良好、焊縫組織為粒狀貝氏體的、用于焊接修補(bǔ)和連接的專用焊條。通過分析焊接接頭組織和力學(xué)性能，表明與轍叉母材的性能基本一致，能夠滿足使用要求。

建立了一種基于試驗(yàn)的非線性曲線擬合的新方法來(lái)分析焊接溫度場(chǎng)。采用改進(jìn)的溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)解析模型后,擬合得到與實(shí)測(cè)結(jié)果相當(dāng)接近的溫度-時(shí)間擬合曲線方程。根據(jù)不同條件下的擬合方程,對(duì)其回歸系數(shù)進(jìn)行了影響因素的分析。并考慮實(shí)際需要,得到了不同初始溫度下全焊接閥體的密封圈安全位置范圍,為閥門焊接工藝的制定提供了重要依據(jù)。

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，焊接技術(shù)在現(xiàn)代化社會(huì)建設(shè)過程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，焊接接頭的組織分析也隨之顯得越來(lái)越關(guān)鍵，本文以熔焊為傭，就如何正確識(shí)別焊接接頭的各種金相組織做了簡(jiǎn)要介紹。

采用ansys有限元模擬、彩色金相技術(shù)并利用背散射電子衍射(ebsd)的方法分析板條m/b混合組織對(duì)10crni5mo低碳馬氏體鋼強(qiáng)韌性的影響。結(jié)果表明,特厚板厚度方向各部位冶金質(zhì)量差別很小。淬火冷卻條件下,鋼板表面獲得單一馬氏體組織,1/4部位和心部得到板條m/b混合組織。板條m/b混合組織較單一馬氏體組織具有更小的亞結(jié)構(gòu)和更長(zhǎng)的大角晶界是造成心部獲得優(yōu)良低溫韌性的原因。板條m/b混合組織能顯著提高10crni5mo鋼的低溫韌性,降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度,但對(duì)強(qiáng)度影響不明顯。

時(shí)效溫度對(duì)新型馬氏體沉淀硬化不銹鋼性能的影響