Inconel718镍基合金与304不锈钢电子束焊接

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镍铁生产不锈钢304技术研究

镍铁生产不锈钢304技术研究

镍铁生产不锈钢304技术研究一、引言304不锈钢是一种常用的不锈钢材料,具有优异的耐腐蚀性能和良好的加工性能。

而其制造过程中,镍铁合金作为主要原材料之一,对于不锈钢的质量和性能也有着重要影响。

本文将对镍铁生产不锈钢304技术进行研究,以期为相关领域提供参考。

二、镍铁生产不锈钢304技术概述1. 镍铁合金介绍镍铁合金是指以镍和铁为主体元素的合金。

其中,含镍量在50%以上的合金称为高纯度镍合金;含镍量在30%~50%之间的称为中等纯度镍合金;含镍量在10%~30%之间的称为低纯度镍合金。

在不锈钢制造中,常用的是含有8%~25%左右的高纯度或中等纯度镍铁合金。

2. 镍铁生产工艺目前,常用的两种方法是电解法和熔炼法。

(1)电解法:将氧化态或盐酸溶液态的原料放入电解槽内,在电极的作用下,镍离子和铁离子被还原成镍铁合金。

这种方法的优点是生产效率高,能够获得高纯度的镍铁合金。

(2)熔炼法:将氧化态或盐酸溶液态的原料放入熔炉内进行高温熔融,再通过冷却结晶得到镍铁合金。

这种方法适用于大规模生产,但所得到的合金纯度相对较低。

3. 不锈钢304制造工艺(1)原材料准备:不锈钢304主要由铬、镍、钢等元素组成。

其中,镍铁合金是主要原材料之一。

(2)炉前处理:将原材料进行混合、加热等处理,使其达到制造要求。

(3)冶炼:将经过处理的原材料放入冶炼炉内进行高温冶炼,并加入适量的氧化剂和还原剂以控制反应过程。

(4)轧制加工:将冶炼后的坯料经过轧制、拉拔等加工工艺,使其达到不锈钢304的规格和尺寸要求。

(5)热处理:经过轧制加工后的不锈钢304需要进行热处理,以消除内部应力和提高材料的强度和韧性。

(6)表面处理:对于需要表面光洁度高、外观美观的不锈钢304产品,还需要进行抛光、喷砂等表面处理工艺。

三、镍铁生产对不锈钢304性能的影响1. 镍铁含量对不锈钢性能的影响镍铁合金中含有大量的镍元素,这种元素可以增强不锈钢的耐腐蚀性和机械性能。

Incoloy 825镍基高温合金电子束焊工艺及接头组织与力学性能分析

Incoloy 825镍基高温合金电子束焊工艺及接头组织与力学性能分析

Incoloy 825镍基高温合金电子束焊工艺及接头组织与力学性能分析张建晓1,2, 管志忱1, 黄健康1, 杨志海3, 樊丁1(1. 兰州理工大学,省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,兰州,730050; 2. 兰州兰石重型装备股份有限公司,兰州,730314; 3. 兰州长征机械有限公司,兰州,730299)摘要: 采用电子束焊,对空冷器管箱Incoloy 825镍基高温合金进行对接焊试验. 通过对焊接接头的组织观察,并结合拉伸力学性能以及接头的冲击韧性等试验,分析镍基高温合金电子束焊接头的组织和力学性能. 结果表明, 采用电子束焊焊接镍基高温合金可以得到良好的焊接接头,焊缝区组织由大片等轴晶和少量柱状晶组成;焊缝区没有出现明显的元素烧损现象;焊缝、热影响区硬度达到母材硬度值;焊缝接头抗拉强度达到600 MPa ,接近母材抗拉强度,接头断裂形式为韧性断裂;焊缝和热影响区的冲击吸收能量高于母材区,其中焊缝区的冲击吸收能量达到了262 J ,冲击断口形貌为韧窝状.关键词: 电子束焊;镍基高温合金;微观组织;力学性能中图分类号:TG 456.3 文献标识码:A doi :10.12073/j .hjxb .202007020010 序言Incoloy 825以Ni-Fe-Cr 为基体,由于其较高的力学性能,较好的高温耐腐蚀性能以及在高温服役条件下的性能稳定性[1-3],被广泛应用于石油化工、涡轮发动机、核能以及航空航天等领域[4]. 因其通常服役于高温高压的疲劳条件下,因此对其材料焊接提出了更高的要求,特别是对腐蚀条件下的高温、高压镍基合金大厚板的焊接提出了挑战性高的工程需求,近几年来学者们一直致力于该材料的稳定及可靠的焊接工艺的探索.电子束焊接是以高能量密度的电子束轰击焊接接头处的金属使其快速熔化,以达到焊接目的[5].相比传统焊接方法(SMAW ,SAW ,GTAW 等),电子束焊在提高产品焊接质量及效率,降低焊接污染及排放等方面有显著优势,并且电子束具有熔深大、熔宽小、热效率高等特点[6],因而工件的变形极小,焊缝热影响区很窄[7-8]. 电子束焊不仅能焊接各种高难熔金属及合金材料,减小焊接过程误差,而且可以精确地确定焊缝的位置,特别是对厚板的焊接,与其它焊接方式比较,大大提升了精确率[9]. 众多学者对电子束焊厚板焊接进行了研究. 王喆等人[10]对40 mm 厚316L 不锈钢进行电子束焊接试验,得到单面焊双面成形的平行焊缝,焊缝力学性能优良. Vivek 等人[11]对lnconel 718电子束焊进行研究,分析了不同热输入对焊缝的影响. 近年来,空冷器作为炼油、化工、电力等行业不可或缺的设备,需求量呈上升趋势[12]. 在制造空冷器过程中,工作量大部分集中在空冷管箱的焊接,在国外空冷器制造行业真空电子束焊已有成熟的经验和大量的应用,而国内的空冷器制造行业采用真空电子束焊接目前处于空白.采用电子束焊对空冷器管箱Incoloy 825镍基高温合金进行对接焊,利用SEM 、夏比冲击试验、拉伸等手段,探究镍基高温合金电子束焊的显微组织和力学性能,为镍基高温合金空冷器的电子束焊应用提供试验基础.1 试验方法试验采用THDW-30电子束焊机进行电子束焊. 该系统是由真空系统和直热式电子枪组成. 为了达到试验所需的真空环境,电子束系统被安置在收稿日期:2020 − 07 − 02基金项目:国家自然科学基金资助项目(51775256)第 41 卷 第 10 期2020 年 10 月焊 接 学 报TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTIONVol .41(10):32 − 37October 2020真空室中,真空室由聚焦线圈、偏转线圈、电源及焊接小车等部件组成. 其中,焊接加速电压为85 kV,电子束流为165 mA,电子枪室压力为5 × 10−2 Pa,焊接速度为400 mm/min,聚焦电流为表面聚焦. 试验中采用两块尺寸为120 mm × 150 mm × 32 mm 的Incoloy 825镍基高温合金作为试验材料进行对接焊,并在两块基材下面加垫板,以保证全焊透. 焊接前采用钨极氩弧焊对焊件、垫板进行点焊固定,确保试样边界之间的间隙小于0.15 mm. 固定后对试样进行机械打磨和丙酮清洗,防止焊缝产生缺陷和降低力学性能. Incoloy 825镍基高温合金的化学成分见表1.表 1 Incoloy 825镍基高温合金化学成分表(质量分数,%)Table 1 Chemical composition of commercial Incoloy 825Ni Cr Fe Mo Cu Ti Mn Si S C38 ~ 4619.5 ~ 22.5≥ 222.5 ~ 3.51.5 ~ 30.6 ~ 1.2≤ 1≤ .5≤ 0.03≤ 0.052 结果与分析2.1 焊缝微观组织分析为研究电子束焊对焊接接头组织及性能的影响,对试样进行金相组织分析. 经过打磨抛光和腐蚀完成金相试样的制备. 所选用的腐蚀液为浓盐酸和浓硝酸按体积比为3∶1配成的王水,接头横截面宏观形貌如图1所示,焊缝形貌整体呈现“钉字形”,并且从图中可以看出,焊接接头截面无可见杂质、气孔、裂纹等缺陷存在,实现了很好的冶金接合. 图中A, B, C位置的熔深熔宽比分别为33∶4, 33∶3, 33∶2,没有明显的变形.ABC图 1 接头横截面宏观形貌Fig. 1 Section morphology of welded joint cross section采用光学金相显微镜对接头截面的母材区、焊缝区和热影响区的显微组织特征进行分析. 图2为不同位置的显微组织,从图2a中可以看出基材由奥氏体组成. 图2b为焊缝与母材交界区域,母材由于受到热影响,奥氏体晶粒变大. 在焊缝一侧靠近母材区域主要由柱状晶组成,这是由于结晶过程刚刚开始时温度梯度较大,导致成分过冷区较小,难以在液相中发生均匀形核,因此在母材的晶体表面发生非均匀形核而形成联生结晶现象,枝晶沿着温度梯度最大的焊缝方向生长,从而生成柱状晶. 而由于电子束焊焊缝宽度小,冷却速度快,成分过冷迅速增大,溶质原子很快在焊缝中心处的液相中形成新的晶核,并沿着各个方向均匀生长,同时也阻碍了柱状晶的生长形成大片等轴晶区域. 图2c中由于焊缝下层较窄,出现等轴晶柱状晶共存的区域,而图2d焊缝较宽,焊缝中心成分过冷区域大量形核出现了大片的晶粒细小的等轴晶区. 细小的等轴晶组织能改善焊缝的力学性能,从而达到母材的性能要求.对焊缝的不同位置进行元素线扫描,图3为不同区域线扫描,左侧为焊缝区,右侧为热影响区,由图可知,试验所测得熔合线两侧的元素含量没有发生明显的变化,都呈现出比较平均的状态,说明电子束焊所得到的焊缝元素分布均匀,从而保证了焊缝区域较好的力学性能.2.2 焊接接头的力学性能图4所示为不同区域显微硬度分布,通过对沿焊缝和垂直于焊缝的上、中、下层硬度对比可以看出,硬度在试样上呈均匀分布,焊缝中心的细小等轴晶区域内,硬度跟母材保持接近,热影响区由于范围窄,没有明显的划分区域,因此硬度也与母材相差不大,所测量的3个位置硬度值都在180 ~ 230 HV之间. 沿焊缝高度可以看出,随着距焊缝上表面越远,硬度下降的趋势越明显,这是由于靠近第 10 期张建晓,等:Incoloy 825镍基高温合金电子束焊工艺及接头组织与力学性能分析33上表面的位置有大量等轴晶聚集,而焊缝越深,熔宽越小,金相组织中出现较多的柱状晶,但总体硬度仍然保持在190 HV 以上,因此电子束焊接200 μm200 μm200 μm奥氏体奥氏体(a) 母材柱状晶柱状晶等轴晶等轴晶等轴晶(b) 熔合线(c) 焊缝中部200 μm(d) 焊缝上部图 2 接头截面微观组织Fig. 2 Microstructure of joint. (a) base metal; (b) fusionline; (c) middle part of the joint; (d) upper part of the joint扫描位置扫描路径焊缝母材Ni Fe Cr Ti Mn Mo Cu Al50 μm(a) 焊缝上部扫描位置50 μmNi Fe Cr Ti Mn Mo Cu Al扫描路径焊缝母材(b) 焊缝下部图 3 不同焊缝区域线扫描图Fig. 3 Line scanning of microstructure in different weld-ing areas. (a) upper part of the joint; (b) bottom part of the joint路径 A 路径 B 路径 CA B C−6−5−4−3−2−10123456BMHAZ 距焊缝中心距离 L /mm (a) 垂直于焊缝方向230220210200190180036912151821242730距焊缝上表面距离 H /mm图 4 接头的硬度分布Fig. 4 Micro-hardness distribution in joints. (a) alongtransvers direction of joint; (b) along the joint34焊 接 学 报第 41 卷Incoloy 825镍基合金后得到的焊缝显微硬度达到母材硬度性能要求.对Incoloy 825镍基高温合金母材试样和焊接试样进行了拉伸性能分析,图5为焊件试样拉伸曲线,从曲线中可以看出试样抗拉强度达到600 MPa ,而母材的抗拉强度在613 MPa 左右,因此所得到的焊缝抗拉强度基本达到母材强度. 从曲线中可以看出断裂方式为韧性断裂,应变达到17%,说明焊缝具有较好的塑性. 图6为拉伸试件宏观断裂形貌,断口呈现明显的颈缩. 图7为焊缝拉伸断口形貌,焊件试样断裂在焊缝区,从图7中可以看到明显的韧窝,断裂方式为典型的韧性断裂. 韧窝的形状和大小不同,形状多表现为圆形和椭圆形,大小交错分布,主要呈现为一个大韧窝周围分布多个小韧窝的形貌,同时在韧窝中出现较多的第二相颗粒. 这些小颗粒与基体结合良好,在拉伸过程中延缓了微裂纹的产生,增加焊缝的抗拉强度和断后伸长率;并且材料在拉伸过程中,会产生较大的变形,在该过程中,伴随着位错的产生与运动,这些第二相小颗粒的存在,对位错的运动起到了一定的阻碍作用,对焊缝强度的提高起到了促进作用.图 5 拉伸曲线Fig. 5 Stress-strain curve of joint图 6 拉伸件宏观断裂形貌Fig. 6 Macroscopic fracture morphology of tensile parts为了进一步研究焊接接头的力学性能,采用微机控制摆锤冲击试验机,在低温−196 ℃条件下对母材、焊缝区和热影响区试样进行冲击性能试验,分析电子束焊对镍基高温合金的焊缝、热影响区和母材的影响,试样尺寸遵循夏比冲击试验试样标准. 图8中可以看出,焊缝区冲击吸收能量在262 J 左右,热影响区与焊缝接近,在255 J 左右,焊缝区和热影响区的冲击吸收功都达到母材的强度,这是由于焊缝处晶粒多为等轴晶,并且在元素线扫描中,不论是焊缝区还是热影响区,没有出现明显的元素烧损,因此强度和塑性都比较好,表现出的冲击性能与母材接近,达到了与母材等强度的要求.图 8 不同位置冲击吸收能量Fig. 8 Impact work of different areas图9为不同开口位置的冲击断口形貌,不同开口区域所呈现的断口形貌都为韧窝状,焊缝和热影响区的韧窝较小,数量大,而母材的韧窝较大,大韧窝里包含着许多小韧窝,同时可以发现断口中也存在大量的析出相,这些析出相保证了焊缝的力学性能及稳定性.为测试焊缝处承受弯曲应力的能力,对试样进行了弯曲试验,并观察焊缝处是否失效,图10为焊缝处的内外弯曲试验,内弯试样和外弯试样均没有出现开裂,基体均完好,电子束焊焊缝强度基本符合要求.第二相颗粒20 μm图 7 接头拉伸断口形貌Fig. 7 Tensile fracture morphology of joint第 10 期张建晓,等:Incoloy 825镍基高温合金电子束焊工艺及接头组织与力学性能分析353 结论(1) 采用电子束焊方法成功实现了Incoloy 825镍基高温合金的焊接,接头形貌优良,镍基高温合金由奥氏体组成. 靠近母材的焊缝区由大量的柱状晶和少量的等轴晶组成,等轴晶在焊缝中呈均匀分布,柱状晶出现在熔合线附近.(2) 焊缝、热影响区和母材元素含量一致,没有出现明显的元素烧损或偏析的现象;焊缝、热影响区和母材3个区域显微硬度达到200 HV 左右,基本达到母材硬度值.(3) 通过对焊接接头进行力学性能试验,拉伸强度达到600 MPa ,基本达到母材抗拉强度;焊缝处冲击强度可达到262 J ,断口形貌为韧窝状;在弯曲试验结果没有发现开裂等有害因素,焊缝力学性能符合要求.参考文献Singh H, Puri D, Prakash S. Studies of plasma spray coatings on aFe-base superalloy, their structure and high temperature oxidation behaviour[J]. Anti-Corros Methods and Materials, 2005, 52(2):84 − 95.[1]Thakur D G, Ramamoorthy B, Vijayaraghavan L. Study on themachinability characteristics of super alloy Inconel 718 during high speed turning[J]. Materials and Design, 2009, 30(5): 1718 −1725.[2]Rao M N. Application of superalloys in petrochemical and mar-ine sectors in India[J]. Transactions of the Indian Institute of Metals, 2008, 61: 87 − 91.[3]Aytekin H, Yelda A. Characterization of borided Incoloy825 al-loy[J]. Materials and Design, 2013, 50: 515 − 521.[4]杨邵斌, 王阳, 沈丁, 等. 有色合金电子束焊接的发展状况[J].材料导报, 2014, 28(9): 60 − 63.Yang Shaobing, Wang Yang, Shen Ding, et al . Research status on electron beam of non-ferrous alloy[J]. Materials Reports, 2014,28(9): 60 − 63.[5]陈国庆, 张秉刚, 王振兵, 等. 真空电子束焊接35CrMnSi 钢[J].焊接学报, 2011, 32(9): 33 − 36.Chen Guoqing, Zhang Bingang, Wang Zhenbing, et al . Vacuum electron beam welding of 35CrMnSi steel[J]. Transactions of theChina Welding Institution, 2011, 32(9): 33 − 36.[6]陈国庆, 刘政, 张秉刚, 等. W6高速钢/16Mn 钢电子束焊接接头组织及性能分析[J]. 焊接学报, 2018, 39(11): 001 − 005.[7]图 10 弯曲试样Fig. 10 The simples for bending test20 μm(a) 焊缝冲击断口20 μm(b) 热影响区冲击断口(c) 母材冲击断口20 μm图 9 冲击断口形貌Fig. 9 Impact fracture morphology. (a) impact fractureof weld; (b) impact fracture of heat affected zone;(c) impact fracture of base metal36焊 接 学 报第 41 卷Chen Guoqing, Liu Zheng, Zhang Bingang, et al . Study on micro-structure and properties of W6 high speedsteel/16Mn electron beam welded joint[J]. Transactions of the China Welding Institu-tion, 2018, 39(11): 001 − 005.安鹏飞, 王其红, 李世凯, 等. 深潜器用Ti80电子束焊接接头精细组织结构特征[J]. 焊接学报, 2017, 38(5): 96 − 99.An Pengfei, Wang Qihong, Li Shikai, et al . Microstructure of electron beam welded thick-wall Ti80 joint[J]. Transactions of the China Welding Institution, 2017, 38(5): 96 − 99.[8]吴冰, 李晋炜, 毛智勇, 等. 镍基高温合金电子束焊接接头疲劳性能[J]. 焊接学报, 2013, 34(8): 109 − 112.Wu Bing, Li Jinwei, Mao Zhiyong, et al . Fatigue properties of electron beam welded joints of nickel-base superalloy[J]. Transac-tions of the China Welding Institution, 2013, 34(8): 109 − 112.[9]王喆, 王大勇, 文仲波, 等. 40 mm 不锈钢电子束焊接接头组织与性能研究[J]. 东方汽轮机, 2020, 1: 22 − 27.[10]Wang Zhe, Wang Dayong, Wen Zhongbo, et al . Study on micro-structure and mechanical property of electron beam welding joint of 40 mm-thickness stainless steel[J]. Dongfang Turbine, 2020, 1:22 − 27.Vivek P, Akash S, James H, et al . Electron beam welding of In-conel718[J]. Procedia Manufacturing, 2020, 48: 428 − 435.[11]王飞, 石留帮, 赵清万, 等. 空冷器设备制造过程中的质量控制[J]. 科技视界, 2020(13): 205 − 207.Wang Fei, Shi Liubang, Zhao Qingwan, et al . Quality control in the manufacturing process of air cooler equipment[J]. Science and Technology Horizon, 2020(13): 205 − 207.[12]第一作者简介:张建晓,1971年出生,博士研究生,教授级高级工程师;主要从事压力容器的制造、安装与维修;压力容器特种材料焊接研究及应用;焊接新技术及焊接自动化研究. 发表论文30余篇. Email :138****9228@ .(编辑: 高忠梅)[上接第31页]Song Chaoqun, Dong Shiyun, He Peng, et al . Correlation of pro-cess parameters and porosity in laser welding of 7A52 aluminum alloy using response surface methodology[J]. Procedia Manufac-turing, 2019, 37: 294 − 298.[9]陈超, 陈芙蓉, 张慧婧. 时效对7A52铝合金激光焊接头组织性能的影响[J]. 焊接学报, 2017, 38(11): 66 − 70.Chen Chao, Chen Furong, Zhang Huijing. Effects of aging on mi-crostructures and properties of laser welded joint of 7A52 alumin-[10]um alloys[J]. Transactions of the China Welding Institution, 2017,38(11): 66 − 70.Peng Genchen, Li Liqun, Wang Jiming, et al . Effect of subatmo-spheric pressures on weld formation and mechanical properties during disk laser welding of 5A06 aluminium alloy[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2020, 277: 116457.[11]第一作者简介:王磊,1992年出生,博士,讲师;主要研究轻合金激光焊接;Email :wang1913@njust .edu .cn .(编辑: 杨婉春)第 10 期张建晓,等:Incoloy 825镍基高温合金电子束焊工艺及接头组织与力学性能分析37Microstructures and mechanical properties of the welded joint were investigated. Energy disperse spectroscopy (EDS) was used to measure the burning loss of alloy elements in different regions of the weld. The tensile strength and microhardness of the weld were also measured. The results showed microstructures in the upper area were smaller than that in the lower area, the content of Mg and Zn in the upper part of weld was lower than that in the lower edge. Microhardness in the upper center was higher than that in the lower center, while microhardness at the upper edge was smaller than that at the lower edge. A ductile fracture was observed as the key characteristic for the welded joint, and the tensile strength was 325 MPa, of 65.9% of base metal. The decrease of the tensile strength was caused by the burning loss of Mg, Zn, welding stresses and porosity defects.Key words: 7A52 alloy;laser beam welding;micro-structure;mechanical propertiesMicrostructure and properties analysis of Incoloy 825 nickel base alloy electron beam welding ZHANG Jianxiao1,2, GUAN Zhichen1, HUANG Jiangkang1, YANG Zhihai3, FAN Ding1 (1. State Key Laboratory of Advanced Processing and Recycling of Non-ferrous Metals, Lanzhou University of Technology, Lanzhou, 730050, China;2. Lan-zhou LS Heavy Equipment Co., LTD., Lanzhou, 730314, China;3. Lanzhou Changzheng Machinery Co., LTD., Lanzhou, 730299, China). pp 32-37Abstract:The butt test of Incoloy 825 nickel base superalloy in air cooler tube box was studied by electron beam welding. The microstructure of electron beam welded joints was analyzed by observing the structure of welded joints, and the mechanical properties of electron beam welded joints were analyzed with tensile properties and impact toughness tests. The results show that good weld joint of lncoloy 825 alloy can be obtained by electron beam welding. The weld zone is composed of large equiaxed grains and a few columnar crystals. There is no obvious element loss in the we4ld area. The hardness of weld and heat affected zone reaches the hardness value of base metal. The tensile strength of the weld joint reaches 600 MPa, which is close to the tensile strength of the base metal, and the fracture form of the joint is ductile fracture. The impact value in the weld and heat affected zone is higher than that of the base metal, in which the impact energy in the weld joint reaches 262 J, and the impact fracture morphology is ductile fracture.Key words: electron beam welding;Incoloy 825;mi-crostructure;mechanical propertyEffect of ultrasonic impact treatment on corrosion behavior of FSW joints of 2A12 aluminum alloy ZHANG Timing1, DENG Yunfa1, CHEN Yuhua1, FANG Yu2, HU Xuebing3 (1. Nanchang Hangkong University, Nanchang, 330063, China;2. Shanghai Aerospace Equipments Manufacturer, Shanghai, 200245, China;3. Sino-Pipeline International Co., Ltd., Beijing, 100007, China). pp 38-41,78 Abstract:In this work, the corrosion behavior of friction stir welding (FSW) joints of 2A12 aluminum alloy with and without ultrasonic impact treatment (UIT) was investigated by immersion corrosion test and polarization curve test in 3.5% NaCl aqueous solution. The results showed that the average corrosion rate of the joints with UIT was about half of that without UIT. The corrosion potential of the heat affected zone (HAZ) without UIT was −0.629 V (Ag/AgCl), indicating the worst corrosion resistance. And the average corrosion depth of HAZ induced by pitting corrosion and intergranular corrosion was about 125 μm. After UIT, the corrosion potentials of each sub-area of the FSW joints increased, and the corresponding corrosion current density decreased. The maximum depth of corrosion pit did not exceed 40 μm. The whole surface of the joint exhibited a form of uniform corrosion. Ultrasonic impact makes the surface grains of the material finer and denser, and the bond between the strengthening phase and the base metal is tighter, which is the main reason for the improvement of the corrosion resistance of the material. The main reason for the improvement of the corrosion resistance of the joints was that the grains of the material were refined and densified after UIT.Key words: 2A12 aluminum alloy;friction stir weld-ing;ultrasonic impact treatment;corrosion behaviorCharacteristics of TIG overlaying welded joints of aluminum alloy before and after implementing ultrasonic frequency pulse electric signal CHEN Qihao1,2, CUI Shancheng1, LIN Sanbao2, GAO Xiang1, ZHANG Ao1 (1. Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang, 212100, China;2. State Key Laboratory of Advanced Welding and Joining, Harbin Institute of Technology, Harbin, 150001, China). pp 42-46Abstract:As a low-cost and high-efficiency welding method, arc overlaying welding has a broad application2020, Vol. 41, No. 10TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION III。

镍基焊材代用于 SUPER 304H、HR3C 钢焊接工艺评定试验

镍基焊材代用于 SUPER 304H、HR3C 钢焊接工艺评定试验
超(超)临界锅炉用钢及焊接技术协作网第三次论坛大会论文集
镍基焊材代用于 SUPER 304H、HR3C 钢 焊接工艺评定试验
王轶 丁德林
(上海电力安装第二工程公司 上海市,200235)
摘 要:针对近年来新型不锈钢 SUPER 304H、HR3C 在百万机组上大量使用及其对应焊材(NITTETSU-YT-304H、 NITTETSU-YT-HR3C)在中国市场货源短缺的现状,上海电力安装第二公司积极寻找代用焊材。通过对比最终选择 THERMANIT-617 作为代用焊材并分别对以上两种新型奥氏体不锈钢进行了焊接工艺评定。 关键词:SUPER 304H/HR3C;镍基焊材;焊接工艺评定
(NITTETSU-YT-304H、NITTETSU-YT-HR3C)为
1 概述
SUPER 304H 是日本住友金属株式会社和三 菱重工开发出来的一种新型的、经济型的 18- 8 型奥氏体不锈钢,具有较高的高温许用应力 和较强的耐腐蚀性。由日本 SUMITOMO 研制开发 的 TP310HCbN(HR3C)更是一种比常规不锈钢 材料具有更高高温强度和耐蚀性能的新型不锈 钢。它们在国外被广泛应用于超超临界机组的 过热器和再热器换管上,并自 2006 年上海外高 桥电厂 2×1000MW 超超临界机组工程为我公 司首次接触。当时我们针对这两种新型不锈钢 专门进行焊接工艺评定,并指导现场施工取得 了优秀的成绩。
ASME 规范 CASE2115,可作为超临界/ 超超临
和焊缝中的σ相脆化。为了防治焊缝发生高温
界机组的主要候选材料。
裂纹,应采用降低焊接热输入、降低层间温度
HR3C 明显提高了裂纹的敏感性,焊接此钢
的焊接工艺方法和措施。化学成分及力学性能
时容易出现焊接裂纹,焊接接头若经过敏化处

液化天然气项目低温碳钢与304不锈钢管线相连的异种钢焊接工艺

液化天然气项目低温碳钢与304不锈钢管线相连的异种钢焊接工艺

液化天然气项目低温碳钢与304不锈钢管线相连的异种钢焊接工艺发布时间:2021-10-25T01:27:42.987Z 来源:《城镇建设》2021年6月16期作者:侯宇徐光耀何雷唐仰彬肖建军[导读] 北美大型LNG项目涉及到一部分管线异种钢焊接,对应异种钢材质为低温碳钢ASTM A333 Grade 6与304不锈钢侯宇徐光耀何雷唐仰彬肖建军海洋石油工程(青岛)有限公司山东青岛 266520摘要:某北美大型LNG项目涉及到一部分管线异种钢焊接,对应异种钢材质为低温碳钢ASTM A333 Grade 6与304不锈钢,焊接工艺和焊工资质执行ASME IX和ASME B31.3以及壳牌企业标准。

针对项目的实际情况,分别设计了包含焊后热处理和非焊后热处理条件下的异种钢焊接工艺,在经过各方面的焊工艺条件设计之后开展了异种钢焊接工艺评定,最终获得了熔合良好的焊接接头,各方面综合的理化性能满足标准的相关要求,获得了符合项目要求的异种钢焊接工艺。

关键词:低温碳钢;304不锈钢;异种钢焊接;焊接工艺;综合的理化性能;一背景304不锈钢由于具有较高的强度,在低温条件下优异的韧性以及良好的焊接性,常用于LNG模块的低温服役管线。

某北美大型LNG项目设计图纸中出现了一部分304不锈钢管线与ASTM A333 Grade 6低温碳钢管线相连的异种钢焊接工作。

经过梳理相关标准要求,确定了以壁厚20mm为界限,分别开发包含焊后热处理的焊接工艺和无焊后热处理的焊接工艺。

为了保证焊接接头的性能,焊接工艺参数和施工顺序、焊后热处理等方面均经过了精心控制,在焊接工程师和焊接技师的共同努力下,焊接工艺评定阶段所获得的焊接接头满足相关标准的要求,获得了合格的异种钢焊接工艺。

二焊接工艺设计根据项目的设计意图和异种钢管线连接处两侧母材的材质,对这种类型的异种钢接头而言,力学强度匹配不是主要因素,应该以保证焊接接头的金相组织为优先考虑,因此选择合适的焊接材料和焊后热处理工艺对保证焊接接头的组织以及综合的理化性能十分关键。

304不锈钢的焊接性

304不锈钢的焊接性

304不锈钢的焊接性简介304不锈钢是最常用的不锈钢之一,具有良好的耐腐蚀性和机械性能。

在工业领域中广泛应用,包括制造化学设备、食品加工设备、医疗器械等。

然而,对于不锈钢来说,焊接是一个重要的工艺,而其焊接性能直接影响到最终产品的质量和使用寿命。

因此,了解304不锈钢的焊接性能是至关重要的。

304不锈钢的组成304不锈钢是奥氏体不锈钢,主要由以下元素组成:•铬(Cr):使不锈钢具有耐腐蚀性;•镍(Ni):增加不锈钢的延展性和韧性;•锰(Mn):提高不锈钢的抗倒伏性和抗应力腐蚀性;•碳(C):增加不锈钢的硬度和强度,但会降低不锈钢的耐腐蚀性。

304不锈钢可以通过多种焊接方式进行连接,常见的包括手工电弧焊、MIG/MAG焊接、TIG焊接等。

手工电弧焊手工电弧焊是一种常见的焊接方式,使用直流或交流电弧熔化电极和工件,并通过熔融电极产生的热量来熔化基材,形成焊缝。

手工电弧焊适用于较小的焊接工作,对焊工的技术要求较高。

MIG/MAG焊接MIG/MAG焊接是一种半自动或自动化的焊接过程,使用惰性气体(MIG)或活性气体(MAG)来保护焊缝区域,防止其与空气中的氧发生反应。

该焊接方式适用于大量生产的焊接过程。

TIG焊接TIG焊接是一种常用的焊接方式,通过高温电弧和无缺陷的钨电极来熔化基材并实现焊接。

TIG焊接适用于对焊缝质量要求高的场景,如要求焊缝无气孔或夹杂物的情况。

304不锈钢的焊接性能受到多种因素影响,如焊接材料、焊接工艺、焊接环境等。

以下是焊接性能的几个关键指标:抗晶间腐蚀性焊接前后304不锈钢的抗晶间腐蚀性是评价焊接质量的重要指标之一。

焊接热影响区域(HAZ)易受热影响,可能导致晶间腐蚀。

降低焊接过程中的热输入可以减少晶间腐蚀的风险。

焊接接头强度焊接接头的强度是另一个重要的焊接性能指标。

焊接过程中的温度和冷却速率将对接头的强度产生影响。

适当的焊接工艺参数和合金配比可以提高接头的强度。

成形性焊接过程中的形变和残余应力可能会对接头造成变形。

Incone l718材质成分介绍

Incone l718材质成分介绍

Incone l718乾福//金属//材料//供应//洽谈//①⑦⑦//④⑨⑦//⑦②②//⑧⑥Incone l718特性及应用领域概述:该合金在-253~700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能良好。

能够制造各种形状复杂的零部件,在宇航、核能、石油工业及挤压模具中,在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。

Incone l718相近牌号:GH4169 GH169(中国)、NC19FeNb(法国)、W.Nr.2.4668 NiCr19Fe19Nb5(德国)乾福//金属//材料//供应//洽谈//①⑦⑦//④⑨⑦//⑦②②//⑧⑥Inconel625物理性能:Inconel718 金相组织结构:该合金标准热处理状态的组织由γ基体γ'、γ"、δ、NbC相组成Inconel718工艺性能与要求:因Inconel718合金中铌含量高,合金中的铌偏析程度与治金工艺直接有关。

为避免钢锭中的元素偏析过重,采用的钢锭直径不大于508mm。

经均匀化处理的合金具有良好的热加工性能,钢锭的开坯加热温度不得超过1120℃。

该合金的晶粒度平均尺寸与锻件的变形程度、终锻温度密切相关。

合金具有满意的焊接性能,可用氩弧焊、电子束焊、缝焊、点焊等方法进行焊接。

合金不同的固溶处理和时效处理工艺会得到不同的材料性能。

由于γ”相的扩散速率较低,所以通过长时间的时效处理能使Inconel718合金获得良好的机械性能。

加工性能及焊接工艺锻造温度为980-1135℃;轧制温度为1010-1120℃;温加工温度为980-1010℃。

锻造后空冷,温加工后缓慢冷却,可以改善锻件的强度。

Inconel 718在退火或时效状态下都容易进行机械加工,但在时效状态下,切屑容易被断屑器破碎,而且零件的光度较好,加工退火状态的材料刀具寿命较长。

304不锈钢扫描激光焊接的熔池流动行为及焊缝成形研究

304不锈钢扫描激光焊接的熔池流动行为及焊缝成形研究

Electric Welding Machine·42·Electric Welding Machine本文参考文献引用格式: 谢小珑,李权洪,母中彦,等. 304不锈钢扫描激光焊接的熔池流动行为及焊缝成形研究[J]. 电焊机,2021,51(1):42-48.304不锈钢扫描激光焊接的熔池流动行为及焊缝成形研究0 前言 扫描激光焊接技术(Laser scanner welding,LSW )是通过高速扫描振镜进行快速振动,使激光束聚焦在工件表面形成所需的特定扫描轨迹,从而实现高效焊接的一种方法[1-2]。

该技术可控能力强、焊接速度快、定位精准,焊接效率较传统方法提升了数倍[3-4],被广泛应用于汽车、航天以及电子制造业等领域[5-7]。

但是,目前对扫描激光焊接过程物理机理的解释明显滞后于实际应用,特别是针对扫描激光焊接过程中熔池传热流动行为的研究尚未完全了解,工艺优化也缺乏指导。

不稳定的熔池流动极易出现细长的小孔被剧烈振荡的熔池封闭隔绝的现象,最终形成未焊透、气孔等缺陷[8-11]。

在过去的几十年中,无论是实验方法还是数值模拟方法,激光焊接过程的金属流动行为一直是广泛研究的主题。

Katayama 等人使用X 射线透射成像收稿日期:2020-10-18基金项目:国家重点研发计划项目(2017YFE0100100)作者简介:谢小珑(1998—),男,在读硕士,主要从事焊接增材中光束整形对熔池行为影响规律的研究。

E-mail:*****************。

通讯作者:黄安国(1975—),男,博士,副教授,主要从事新型材料的先进连接方法及工艺和焊缝组织行为特征研究及模拟的研究。

*********************。

观察激光焊接过程,发现低沸点元素(Mg,Zn )的蒸发和小孔的不稳定性是造成焊接过程中熔池封闭隔绝的主要原因[12]。

Müller 等人发现过高的光束振荡频率和焊接速度会引起熔池振荡,并产生气孔[13]。

Inconel718镍基合金的焊接性能

Inconel718镍基合金的焊接性能

Inconel718镍基合金的焊接性能Inconel718合金(UNS NO7718/W.Nr.2.4668)是一种高强耐蚀用于-253℃到700℃之间的镍铬材料。

该时效硬化合金即使是复杂的部件也可以方便的加工制造。

其焊接性能,尤其是焊后开裂抗力非常出色。

Inconel718合金的可加工性加上其良好的拉伸、疲劳、蠕变和开裂强度使该合金在很广范围得到应用。

比如:液体燃料火箭、飞机和陆基气轮机中的环、套以及各种形式的薄板金属部件和低温储槽等。

它也有被用做紧固件和仪表部件等。

Inconel718化学成分Inconel718物理及力学性能以上Inconel718数据是上海墨钜资料部提供。

想了解更多,请搜索“上海墨钜”Inconel718热处理制度标准热处理盘形锻件、环形件,(950~980)℃±10℃×l h/OQ(或AC、或WQ)+720℃±10℃×8h/FC(50℃±10℃/h)→620℃±10℃×8h/AC,HB461~341;航天用锻制圆饼,(950~1010)℃±10℃×l h/AC+720℃±10℃×8h/FC(50℃/h)→620℃土10℃×8h/AC(或FC);丝材,955℃±10℃×l h/AC+720℃±10℃×8h/FC(50℃±10℃/h)→620℃±5℃×(7~8)h/AC,HRC≥32;棒材和锻件,(950~980)℃±10℃×l h/AC+720℃±5℃×8h/FC(50℃±10℃/h)→620℃土5℃×8h/AC,HB≥346;板材、焊接件:制度工:(940~960)℃/AC+(710~730)℃×(8~8.5)h/FC(50℃±10℃/h)→(615~620)℃×(8~8.5)h/AC,其中固溶保温时间:δ(d)≤3mm,(25~30)min;J(d)3mm~5mm,(30~35)min;制度Ⅱ:中间退火,(940~960)℃×(15~20)min/AC;F)管材,955℃±10℃×30min/AC(或风冷)+720℃±10℃×8h/FC(50℃±10℃/h)→620℃±10℃,使总保温时间不少于18h,空冷或风冷。

304不锈钢管焊接方法

304不锈钢管焊接方法

304不锈钢管焊接方法304不锈钢管是一种常见的不锈钢材料,广泛应用于建筑、化工、石油、制药、食品等行业。

在使用不锈钢管进行工程项目时,焊接是不可或缺的工艺。

本文将介绍304不锈钢管的焊接方法及注意事项。

一、焊接方法304不锈钢管的焊接方法主要包括手工电弧焊、氩弧焊和等离子焊。

以下将对这三种方法进行详细介绍。

1. 手工电弧焊手工电弧焊是一种常用的焊接方法,适用于各种规格的304不锈钢管。

焊接时,首先将不锈钢管的两端对齐,然后使用焊条进行焊接。

焊接时要注意电弧的稳定性,焊条的选择应与不锈钢管的材质相匹配。

此外,焊接过程中还要注意控制焊接速度和焊接温度,以避免产生焊接缺陷。

2. 氩弧焊氩弧焊是一种常用的气体保护焊接方法,适用于对焊接质量要求较高的304不锈钢管。

焊接时,首先在不锈钢管的焊接部位加上保护套筒,然后使用氩气进行保护,以防止氧气和水蒸气对焊缝产生不良影响。

焊接时要注意氩弧的稳定性和焊接电流的选择,同时还要保证焊接速度适中,以获得理想的焊接效果。

3. 等离子焊等离子焊是一种高能量焊接方法,适用于较厚的304不锈钢管。

焊接时,首先在不锈钢管的焊接部位加热,然后使用等离子弧进行焊接。

等离子焊具有高能量、高速度的特点,能够实现较深的焊接穿透,焊缝质量较高。

但是等离子焊设备成本较高,操作难度较大,需要专业人员进行操作。

二、焊接注意事项在进行304不锈钢管的焊接时,需要注意以下几点。

1. 清洁表面:在焊接前,应将不锈钢管的焊接部位清洁干净,以去除油污、灰尘等杂质,以免影响焊接质量。

2. 控制热输入:焊接时要注意控制热输入,避免过高的焊接温度和焊接速度,以防止产生焊接缺陷,如焊缝气孔、夹渣等。

3. 选择合适的焊接材料:焊接材料的选择应与不锈钢管的材质相匹配,确保焊接质量。

同时还要注意焊接材料的储存和保护,避免受潮和氧化。

4. 控制焊接变形:由于焊接会产生热变形,因此要注意控制焊接变形。

可以采取适当的焊接顺序和焊接方法,如交替焊接、局部预热等。

镍基高温合金Inconel718的超高效电火花电弧复合加工

镍基高温合金Inconel718的超高效电火花电弧复合加工
《 电加工与模具) 2 0 1 3 年第6 期
设计 ・ 研 究
镍基 高温合金 I n c o n e l 7 1 8的超高效
电火花 电弧复合加工
王 飞 , 刘永红 , 申 泱, 唐 泽民, 王广绪 , 纪仁 杰 , 张彦 振
(中国石 油大 学( 华东) 机 电工 程学 院 , 山东东 营 2 5 7 0 6 1)
( C h i n a U n i v e r s i t y o f P e t ol r e u m, D o n g y i n g 2 5 7 0 6 1 , C h i n a)
Ab s t r a c t : T h i s p a p e r p r o p o s e d a h i g h e ic f i e n t c o mb i e d ma c h i n i n g o f e l e c t i r c a l d i s c h a r g e
金 的硬 度 随着温 度 的升 高 而升高 , 进 一步 增加 了加 工难 度 。为 了延 长 刀具 寿命 , 专 家学 者研 究 出 了低
ma c h i n i n g a n d a r e ma c h i n i n g f o r ma c h i n i n g I n c o n e l 7 1 8 . T h e p r o os p e d o we p r s u p p l y c o mp r i s e d a p u l s e g e n e r a t o r wi t h h i g h v o l t a g e a n d a DC p o we r s o u r c e wi t h h i g h c u r r e n t . B e n e f i t i n g f r o m e ic f i e n t l f u s h i n g

304不锈钢板焊接应注意哪些事项

304不锈钢板焊接应注意哪些事项

304不锈钢板焊接应注意哪些事项根据形成奥氏体基体的合金化类型,可将304不锈钢板区分为铬镍奥氏体和铬锰钢板两大基本系列,前者以镍为主要奥氏体形成元素,后者奥氏体形成元素主要是锰,由于对于含量超过15%Cr的合金,单独使用锰,即使超过25%也不能形成完全奥氏体,为此必须与碳、氮联合使用,常常还有少量的镍,因此,这类合金亦称铬锰氮或铬锰镍氮不锈钢。

此外在304不锈钢板中还含有钼、硅、铜、钛、铌元素以赋予钢的一些独特性能。

通常304不锈钢板中含有16%~26%Cr,ni含量可高达35%可以达到18%。

近年采开发成功的超级钢板中的铬含量均在20%以上,最高达到33%,钢中的钼高达7%,尚含有约0.5%氮。

此类钢具有2倍于常规钢板的屈服强度和优异的耐均匀腐蚀、点腐蚀和缝隙腐蚀的能力,可解决常规不锈钢难于克服的腐蚀问题。

尽管304不锈钢板牌号很多,但大量生产和使用的仅几个牌号,其中0Cr18Ni9Cu3,00Cr18Ni10N,0Cr17NI12M02N,00Cr17Ni14M02N,以及相应的改进型牌号约占不锈钢产量的50%。

304不锈钢板自1913 年问世以来,历经90年的发展,牌号众多。

奥氏体型不锈钢与珠光体钢的焊接在动力装置、石油化工和造纸设备中,有许多焊接结构是采用奥氏体型不锈钢与珠光体钢焊接而成。

奥氏体型不锈钢用于容器、罐体结构内壁接触腐蚀介质或耐高温的部位,常用的材质有Cr18Ni9系列和Cr23Ni13系列;珠光体钢则用于其余要求不甚苛刻的部位,其材质有低钢、低合金钢、铬钼热稳定性钢等。

使用这种焊接结构能节省大量的不锈钢材料,大大降低设备的成本,所以得到广泛采用。

奥氏体型不锈钢与碳钢在物理性能方面,如热导率、线膨胀系数有很大差异;在化学成分方面的差异更大。

为了获得一个满意的异种钢焊接接头,必须对两种钢的性能、化学成分、组织和形成焊接接头可能出现的各个具体问题进行分析,从对焊接304不锈钢板方法、焊接材料和焊接工艺的选择着手,协调处理多种矛盾力求得到解决。

国内外核电焊接材料

国内外核电焊接材料

国内外核电焊接材料
核电焊接材料指的是在核电站建设、维护和改造过程中用于焊接的材料。

国内外核电焊接材料主要包括以下几种类型:
1. 不锈钢焊接材料:不锈钢在核电站中被广泛应用,用于各种设备和管道的焊接。

不锈钢焊接材料需要具备高温耐腐蚀性、高强度和良好的焊接性能。

2. 碳钢焊接材料:碳钢也是核电站中常用的材料,用于制造核反应堆压力容器、管道和其他构件。

碳钢焊接材料需要具备高强度、良好的韧性和耐腐蚀性。

3. 镍合金焊接材料:镍合金在核电站中用于制造高温部件、耐腐蚀设备和特殊环境下的部件。

镍合金焊接材料需要具备高温强度、高耐腐蚀性和良好的焊接性能。

4. 铝合金焊接材料:铝合金在核电站中用于一些轻型设备和结构。

铝合金焊接材料需要具备良好的焊接性能、高强度和耐腐蚀性。

5. 钛合金焊接材料:钛合金在核电站中用于一些高温和耐腐蚀的部件。

钛合金焊接材料需要具备高强度、良好的高温性能和耐腐蚀性。

这些核电焊接材料在国内外都有生产和供应,包括一些大型钢铁、化工材料公司以及专门生产焊接材料的企业。

国内外的焊
接材料生产商通过符合相关标准和规范,提供符合核电工程质量要求的产品。

304不锈钢焊接钢管国标厚度

304不锈钢焊接钢管国标厚度

304不锈钢焊接钢管国标厚度
【实用版】
目录
1.304 不锈钢概述
2.焊接钢管的概念与分类
3.304 不锈钢焊接钢管的国标厚度
4.304 不锈钢焊接钢管的应用领域
正文
【1.304 不锈钢概述】
304 不锈钢是一种常见的不锈钢材料,因其良好的耐腐蚀性和焊接性能而广泛应用。

它的化学成分主要包括:碳 (C)≤0.08%,硅 (Si)≤1.00%,锰 (Mn)≤2.00%,铬 (Cr)18.00%~20.00%,镍 (Ni)8.00%~11.00%。

【2.焊接钢管的概念与分类】
焊接钢管是指通过焊接工艺将不锈钢板材焊接成管状结构的钢管。

根据焊接方式的不同,焊接钢管可以分为氩弧焊接钢管、高频焊接钢管、埋弧焊接钢管等。

【3.304 不锈钢焊接钢管的国标厚度】
根据我国相关标准GB/T 12771-2008《不锈钢焊接钢管》规定,304 不锈钢焊接钢管的国标厚度范围为 0.5mm 至 100mm,壁厚可以按照用户需求定制。

【4.304 不锈钢焊接钢管的应用领域】
304 不锈钢焊接钢管因其良好的耐腐蚀性和焊接性能,广泛应用于石油、化工、医疗、食品、饮料、建筑、装饰、家具等行业。

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激光立体成形inconel718合金组织和电化学阳极行为

激光立体成形inconel718合金组织和电化学阳极行为

激光立体成形inconel718合金组织和电化学阳极行为激光立体成形(Laser Additive Manufacturing,简称LAM)是一种先进制造技术,可用于制造高性能合金零件。

本文关注的是LAM制造Inconel718合金的组织和电化学阳极行为。

Inconel718合金是一种高强度、耐腐蚀性能优良的镍基合金,广泛应用于航空、航天、石油化工等领域。

该合金由于其高温下的稳定性和可再结晶性能,成为LAM制造的热点应用材料之一。

对Inconel718合金进行LAM制造后,其组织特征主要包括晶粒、偏析、β相含量和相组成等方面。

实验结果表明,通过调整LAM过程中的激光功率、扫描速度和路径等工艺参数,可以得到具有不同晶粒尺寸和相含量的Inconel718合金。

此外,在LAM过程中,合金会发生元素偏析,通常呈现出由于固态迁移和重熔造成的偏析类型。

作为一种镍基合金,Inconel718合金的电化学性能对其在高温环境下的应用非常重要。

对其电化学性能的研究主要包括耐蚀性、耐氧化性和阳极行为等方面。

实验结果表明,LAM制造的Inconel718合金具有良好的耐蚀性和耐氧化性能。

此外,在酸性和碱性环境下,该合金的阳极行为表现出明显的极化行为和峰谷分布现象。

因此,在实际应用中,应尽可能避免环境中的酸性和碱性介质对该合金的腐蚀和氧化作用。

综合而言,LAM制造的Inconel718合金具有较好的组织特征和电化学性能,适合用于高温、高压等极端工况下的应用。

未来的研究方向包括进一步深入探究该合金的晶体学和相变学特征,并针对不同的应用场景优化其制造工艺和材料性能。

铁镍基高温合金的焊接性及焊接工艺

铁镍基高温合金的焊接性及焊接工艺

铁镍基高温合金的焊接性及焊接工艺一、焊接性对于固熔强化的高温合金,主要问题是焊缝结晶裂纹和过热区的晶粒长大,焊接接头的“等强度”等。

对于沉淀强化的高温合金,除了焊缝的结晶裂纹外,还有液化裂纹和再热裂纹;焊接接头的“等强度”问题也很突出,焊缝和热影响区的强度、塑性往往达不到母材金属的水平。

1、焊缝的热裂纹铁镍基合金都具有较大的焊接热裂纹倾向,特别是沉淀强化的合金,溶解度有限的元素Ni和Fe,易在晶界处形成低熔点物质,如Ni—Si,Fe—Nb,Ni—B等;同时对某些杂质非常敏感,如:S、P、Pb、Bi、Sn、Ca等;这些高温合金易形成方向性强的单项奥氏体柱状晶,促使杂质偏析;这些高温合金的线膨胀系数很大,易形成较大的焊接应力。

实践证明,沉淀强化的合金比固熔强化合金具有更大的热裂倾向。

影响焊缝产生热裂纹的因素有:①合金系统特性的影响。

凝固温度区间越大,且固相线低的合金,结晶裂纹倾向越大。

如:N—155(30Cr17Ni15Co12Mo3Nb),而S—590(40Cr20Ni20Co20Mo4W4Nb4)裂纹倾向就较小。

②焊缝中合金元素的影响。

采用不同的焊材,焊缝的热裂倾向有很大的差别。

如铁基合金Cr15Ni40W5Mo2Al2Ti3在TIG焊时,选用与母材合金同质的焊丝,即焊缝含有γ/形成元素,结果焊缝产生结晶裂纹;而选用固熔强化型HGH113,Ni—Cr—Mo系焊丝,含有较多的Mo,Mo在高Ni合金中具有很高的溶解度,不会形成易熔物质,故也不会引起热裂纹。

含Mo量越高,焊缝的热裂倾向越小;同时Mo还能提高固熔体的扩散激活能,而阻止形成正亚晶界裂纹(多元化裂纹)。

B、Si、Mn含量降低,Ni、Ti成分增加,裂纹减少。

③变质剂的影响。

用变质剂细化焊缝一次结晶组织,能明显减少热裂倾向。

④杂质元素的影响。

有害杂质元素,S、P、B等,常常是焊缝产生热裂纹的原因。

⑤焊接工艺的影响。

焊接接头具有较大的拘束应力,促使焊缝热裂倾向大。

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Inconel 718镍基合金与304不锈钢电子束焊接李 宁1,2, 王 刚3, 王 廷1,2, 蒋思远1,2, 冯吉才1,2,3(1. 哈尔滨工业大学(威海) 先进焊接与连接国家重点实验室, 威海 264209;2. 哈尔滨工业大学(威海) 山东省特种焊接技术重点实验室, 威海 264209;3. 哈尔滨工业大学 先进焊接与连接国家重点实验室, 哈尔滨 150001)摘 要: 对Inconel 718镍基合金与304不锈钢进行了电子束焊接试验,分析了接头显微组织及力学性能. 结果表明,焊缝区中部由枝晶及细小的等轴晶组成,在近镍侧及近钢的熔合线,都由向焊缝中心方向生长的树枝晶组成.各特征区域显微硬度值各不相同,焊缝区高于镍基合金侧,高于不锈钢侧. 当焊接束流为8 mA ,焊接速度为700 mm/min 时,接头的抗拉强度最高为722 MPa . 拉伸试样断裂发生于焊缝区内部,呈典型的延性断裂,断口可观察到明显等轴状韧窝.关键词: 电子束焊接;镍基合金;不锈钢;微观组织;力学性能中图分类号:TG 456.3 文献标识码:A doi :10.12073/j .hjxb .20194000470 序 言镍基高温合金具有优良的高温力学性能和耐腐蚀性能[1],而不锈钢同样具有良好的热稳定性好,且材料成本较低[2]. 将不锈钢与镍基合金焊接制成双金属结构,可以同时发挥两种材料的优异性能,降低成本. 因此对于不锈钢与镍基合金焊接方法的研究也日益受到了人们的关注. 有学者分别研究了镍基合金和不锈钢的钨极氩弧焊、激光焊及搅拌摩擦焊[3-5]. 真空电子束焊接热输入小、焊接变形小、焊缝纯洁度高、焊接参数再现性高,更适合于异种金属的焊接[6]. Ramkumar 等人[7]研究了Inconel 625镍基合金和UNS 32205不锈钢的连接,焊缝区富Mo 相在枝晶间析出,镍侧热影响区无明显的晶粒粗化及第二相析出. 试样拉伸断裂发生在焊缝区域,最高抗拉强度达到850 MPa . Christopher 等人[8]进行了625镍基合金与9%Cr 钢的真空电子束焊接工艺试验. 结果表明焊接接头在625 ℃产生蠕变,应力水平在100 ~ 156 MPa 之间,蠕变断裂发生在钢侧热影响区.通过对Inconel 718镍基合金与304不锈钢电子束焊接特性进行分析,揭示两种合金在电子束焊接后组织与性能变化,为镍/钢异种金属接头的工程应用提供试验基础.1 试验方法试验材料为304不锈钢和Inconel 718镍基合金薄板,母材成分如表1和表2所示. 试验前采用电火花线切割成51 mm × 26 mm × 1.6 mm 试板,使用超声波丙酮清洗备用. 焊接参数为:真空度4 ×10−2Pa ,加速电压70 kV ,电子束流8 mA ,焊接速度700 mm/min ,表面聚焦.表 1 304不锈钢的化学成分(质量分数,%)Table 1 Chemical compositions of SUS304C Si Mn Cr Ni S P Fe0.071.02.017.0 ~ 19.08.0 ~ 11.00.030.035余量表 2 Inconel 718镍基合金的化学成分(质量分数,%)Table 2 Chemical compositions of Inconel 718Ni Cr Fe Nb Mo Ti Al Co50 ~ 5517 ~ 211.04.75 ~ 5.52.8 ~ 3.30.65 ~ 1.150.2 ~ 0.81.0沿焊缝垂直方向截取同时包含母材、焊缝以及热影响区的金相试样. 经过打磨、抛光至试样表面在光学显微镜下无明显划痕. 抛光后使用酒精冲洗,用新配制的10%草酸溶液进行电解腐蚀,腐蚀时间5 s . 采用日本OLYMPUS 光学显微镜以及MERLIN Compact 扫描电子显微镜(SEM)观察微收稿日期:2018 − 07 − 05基金项目:国家自然科学基金航天先进制造技术研究联合基金(U1637104);山东省重点研发计划(2017GGX30110)第 40 卷 第 2 期2019 年 2 月焊 接 学 报TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTIONVol .40(2):082 − 085February 2019观组织及断口形貌,分析接头组织成分. 采用HV-1000-T 标准显微硬度计测试焊接接头金相试样显微硬度,载荷50 g ,加载时间10 s . 使用Instron5967型万能材料试验机测试接头抗拉强度,进行三组拉伸试验取平均值.2 试验结果及讨论2.1 微观组织接头横截面宏观形貌如图1所示,焊缝整体呈现“钉子形”. 但因718镍基合金熔点、热导率及比热容均低于304不锈钢母材,在电子束热源的作用下镍基合金母材熔化量相对较多,使得焊缝形貌呈现左右不对称现象.从图1中还可以明显发现,焊缝两侧组织分布存在一定的不均匀性. 依附于不锈钢侧生长的枝晶延续到焊缝中部,而镍基合金侧枝晶分布较为分散. 熔池凝固过程中两侧过冷度不同影响了焊缝内部组织形貌.HAZWZ718 镍基合金硬度及线扫位置304 不锈钢500 μm图 1 接头横截面宏观形貌Fig. 1 Cross section of joint根据显微组织特征的不同,接头横截面分为母材(BM)、焊缝区(WZ)、熔合区(FZ)和热影响区(HAZ),分别对不同区域显微组织进行光学显微观察,如图2所示.718 镍基合金(b) 镍基合金侧热影响区杂质相50 μm50 μm(a) Inconel 718 镍基合金母材304 不锈钢50 μm(d) 不锈钢侧热影响区50 μm (c) 焊缝区图 2 典型区域微观组织Fig. 2 Macrostructure of typical region of the joinInconel 718镍基合金母材由明显的奥氏体晶粒构成,晶粒及晶界处弥散分布着如图2a 所示的杂质相. 经过电子束焊接热循环之后,镍基合金侧热影响区组织发生再结晶、晶粒长大,熔合区柱状晶与热影响区再结晶晶粒联生生长,柱状晶生长方向垂直于熔合线方向. 不锈钢侧熔合线两侧焊缝及母材分界清晰,熔合线附近枝晶依附熔合线向焊缝中心方向生长;焊缝区域内部及焊缝上部分布着一次和二次树枝晶及部分等轴晶.进一步分析焊缝组织,对接头内元素进行了线第 2 期李 宁,等:Inconel 718镍基合金与304不锈钢电子束焊接83扫描分析,结果如图3所示. 由图3可以发现,由于电子束焊接熔池的流动及Fe-Ni 之间较大的固溶度,使得Fe 元素和Ni 元素含量在焊缝中整体均匀分布,Fe 元素和Ni 元素含量相比不锈钢和镍基合金母材有明显降低,靠近镍侧焊缝区Ni 元素略高于Fe 元素,在焊缝中心和近不锈钢侧焊缝内Fe 元素含量略高于Ni 元素.5001 000 1 50020406080100 Cr Ni Fe 距离 d /μm元素含量 w (%)718 镍基合金304 不锈钢图 3 元素线扫描结果Fig. 3 Line scanning results焊缝区微观组织如图4所示,不同特征组织能谱分析结果如表3所示. 焊缝组织主要由Fe-Ni 基树枝晶组成,枝晶间有断续的富Nb 相析出.Silva 等人[9]的研究发现镍基合金焊缝在凝固过程中,Laves 相和复合碳化物(NbTi)C 组成的二次相会以氮化钛为核心析出. Aghajani 等人[10]也认为氮化钛在镍基合金焊缝凝固过程中,是M23C6碳化物或Laves 相等二次相的形核核心. 富Nb 相的析出形成网状增强相,对接头力学性能具有一定增强作用.2.2 焊接接头的力学性能2.2.1 抗拉强度与断口形貌母材和接头的抗拉强度如表4所示. 从表中的结果可以看出,接头的抗强度接近304不锈钢母材的强度,达到96%. 说明采用电子束焊接方法可以很好地实现718镍基合金和304不锈钢的连接. 同时焊接接头保留了母材具有的一定塑性,提高了接头的综合力学性能. 在焊缝区组织以Fe 基或Ni 基固溶体为主,未观察到的连续分布的脆性相生成,保证了接头的连接强度和韧性.拉伸试样的断裂位置及断口形貌如图5所示.表 4 母材及焊接接头抗拉强度Table 4 Mechanical properties of matrix and weldingjoint材料抗拉强度R m /MPa断后伸长率A (%)Inconel 718镍基合金96530304不锈钢752⩾40焊接接头72215表 3 图4中典型位置化学成分(原子分数, %)Table 3 Chemical compositions of typical positions inFig. 4位置Nb Cr Fe Ni A 020.6245.8833.50B8.8218.9035.8036.47AB10 μm图 4 焊缝微观组织形貌Fig. 4 Microstructure morphology718 镍基合金304 不锈钢500 μm50 μm(a) 拉伸件宏观断裂(b) 拉伸断裂位置微观形貌(c) 拉伸断口形貌图 5 焊接接头断口形貌及断裂位置Fig. 5 Tensile fractography and fracture position84焊 接 学 报第 40 卷图5b 表明焊件拉伸试样均断裂在焊缝区,为韧性剪切断裂,焊缝存在明显的塑性变形.由图5c 所示,断口可观察到明显韧窝. 接头受外拉应力过程中,枝晶间富Nb 的第二相与基体分离,由于焊接接头的塑性较好,会在第二相质点处发生应力集中,并在外加应力的作用下,基体与第二相质点发生分裂形成孔洞,并使位错塞集的大部分进入孔洞,使孔洞不断长大,最终以颈缩的方式断开而使微孔联通,造成失效.2.2.2 显微硬度分析截面水平方向进行显微硬度测试,结果如图6所示. 焊缝沿水平方向,焊缝区域硬度值较均匀分布在295 ~ 322 HV 之间;镍基合金侧硬度值分布在280 ~ 300 HV 之间,略低于焊缝硬度;不锈钢侧母材硬度较低,分布在225 ~ 255 HV 之间. 可以发现焊缝区域硬度明显高于两侧的Inconel 718镍基合金和304不锈钢母材. 焊缝中网状分布的富Nb 二次相对于接头硬度提高起到了一定作用. 焊缝内Ni 元素含量较高的镍基合金侧硬度高于Fe 元素含量略高的焊缝中部及不锈钢侧.−1.0−0.500.5 1.0220240260280300320340距离焊缝中心距离 s /mm显微硬度 H (H V )718 镍基合金304 不锈钢图 6 焊缝水平方向显微硬度Fig. 6 Horizontal distribution of microhardness of thewelded joint3 结 论(1) 通过电子束焊接可以获得Inconel 718镍基高温合金与304不锈钢成功连接、无缺陷的焊接接头,接头强度达到最高722 MPa ,达到不锈钢母材的96%.(2) 镍/钢电子束焊缝组织主要由Ni 基和Fe 基枝晶组成,枝晶间有富Nb 相析出.(3) 拉伸试样断裂发生于焊缝区内部,呈典型的延性断裂,断口可观察到明显等轴状韧窝.(4) 焊缝区域硬度高于两侧母材,Ni 元素含量较高的区域硬度高于Fe 元素含量较高的焊缝区域.参考文献:吴 冰, 李晋炜, 毛智勇, 等. 镍基高温合金电子束焊接接头疲劳性能[J]. 焊接学报, 2013, 34(8): 109 − 112.Wu Bing, Li Jinwei, Mao Zhiyong, et al . Fatigue properties of electron beam welded joints of Nickelbase superalloy[J]. Transac-tions of the China Welding Institution, 2013, 34(8): 109 − 112.[1]张志强, 荆洪阳, 徐连勇, 等. 双相不锈钢多层多道焊接接头微观组织表征[J]. 焊接学报, 2017, 38(5): 79 − 82.Zhang Zhiqiang, Jing Hongyang, Xu Lianyong, et al . Microstruc-ture characterization of duplex stainless steel multi-pass welded joint[J]. Transactions of the China Welding Institution, 2017,38(5): 79 − 82.[2]Kangazian J, Shamanian M, Ashrafi A. Dissimilar weldingbetween SAF 2507 stainless steel and Incoloy 825 Ni-based alloy:the role of microstructure on corrosion behavior of the weld met-als[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2017, 29: 376 − 388.[3]Chen J, Khalifa A, Xue L, et al . Laser weldability of Zr-2.5Nb al-loy to AISI 410 stainless steel with Ni filler[J]. Journal of Materi-als Processing Technology, 2018, 255: 184 − 194.[4]Rodriguez J, Ramirez A J. 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Journal of Ma-terials Research & Technology, 2013, 2(3): 228 − 237.[9]Aghajani A, Tewes J, Parsa A B, et al . Identification of Mo-RichM23C6, Carbides in Alloy 718[J]. Metallurgical & Materials Transactions A, 2016, 47(9): 4382 − 4392.[10]第一作者简介:李 宁,男,1995年出生,硕士研究生.主要从事于电子束焊接工艺方面的研究. 发表论文1篇. Email:771790741@qq .com通信作者简介:王 廷,男,副教授. Email: fgwangting@第 2 期李 宁,等:Inconel 718镍基合金与304不锈钢电子束焊接85Cu interlayer. There are obvious indentations on the surface of NiTi welding due to the effect of sonotrode tip. Well bonding could be observed at the weld interface, and no intermetallic compound was formed. Ultrasonic welding NiTi shape memory alloy showed a reversible phase transition process. The strength of NiTi memory alloy joints reached 65% of the base material, and the fracture surface showed ductile fracture characteristic. Ultrasonic welding method conlat solve the problem of brittle intermetallic compounds produced by traditional fusion welding method, which provides a new solution for the connection of NiTi shape memory alloys.Key words: shape memory alloy;ultrasonic welding;weld morphology;mechanical propertiesAnalysis of beam scattering and weld morphology in helium protected by ultra-low vacuum electron beam welding CHEN Jian, LENG Bing, ZHENG Hong, SU Jinhua (Harbin Welding Institute Limited Company, Harbin 150028, China). pp 68-72Abstract:In order to solve the problems of melting depth and melting width reduction, and unstable welding process caused by severe scattering of electron beam in low vacuum and local vacuum electron beam welding. The variation of electron beam and weld morphology with the acceleration voltage of 100 kV, beam current of 60 mA and vacuum of 133.32 ~ 1 333.2 Pa was studied. A coaxial helium shielded welding process is proposed. During the welding of low carbon steel, the whole process is stable. The weld penetration is 30 ~ 40 mm, and the electron beam welding joint with large aspect ratio is obtained.Key words: electron beam;beam scattering;ultra-low vacuum;helium protectionEffect of surfactant on TC4 sheet with back reflection induced synergistic laser welding WANG Hongyu1,DING Rui1, CHAO Shuan2, LI Le1 (1. School of Mechanical Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China;2. Agricultural Mechanical Technology Promotion Station of Zhenjiang, Zhenjiang 212013, China). pp 73-76Abstract: In order to explore the way to reduce energy threshold in X-shape welding formation of TC4 sheet, the influence of surfactant type, coating thickness and coating position on back reflection induced synergistic laser welding was systematically analyzed in this paper. The results show that the effect of different kinds of surfactant were different. Among them, coating NaCl and NaF is conducive to the formation of back reflection plume effects, while coating TiO2 has some weak effect. At the same time, the back reflection plume effect was further enhanced the increase of the surfactant coating thickness NaF was more sensitive to the coating thickness than NaCl. In addition, there is little effect when coating surfactant on the back of weld. It is concluded that the effect of surfactant on the back reflection induced synergistic laser welding of TC4 sheet is mainly due to the gain of laser energy absorption.Key words: titanium alloy sheet;laser welding;back reflection plume effect;surfactant;welding appearanceRecognition of weld seam for tailored blank laser welding based on least square support vector machine ZOU Yuanyuan1,2, ZUO Kezhu1,2, FANG Lingshen3, LI Pengfei1,2 (1. School of Mechanical Engineering, Shenyang Jianzhu University, Shenyang 110168, China;2. National-Local Joint Engineering Laboratory of NC Machining Equipment and Technology of High-Grade Stone, Shenyang 110168, China;3. Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China). pp 77-81Abstract: Accurate recognition of weld seam was the key for structural-light visual inspection of weld quality with high precision in tailored blank laser welding. Because of the problem that when the distortion of laser stripe was not obvious in the image and the welding seam cannot be recognized accurately, a recognition method according to the texture information of weld seam based on least squares support vector machine was proposed in this paper. Firstly, the textural features of the image were analysed and the textural features which had obvious difference between weld seam region and non-welded region were extracted. Secondly, the least square support vector machine model was trained and the coarse recognition of weld seam was accomplished. Finally, a fine recognition was achieved by Laws texture filter and threshold segmentation. The recognition experiments were carried out for weld seam in different welding parameters and the results showed that the weld seam can be recognized effectively by this method.Key words: weld seam recognition;image segmenta-tion;least square support vector machine;tailored blank laser weldingWeldability of Inconel 718 and 304 stainless steel by electron beam welding LI Ning1,2, WANG Gang3,WANG Ting1,2, JIANG Siyuan1,2, FEN Jicai1,2,3 (1. State Key Laboratory of Advanced Welding and Joining, Harbin Institute of Technology at Weihai, Weihai 264209, China;2. Shandong Provincial Key Laboratory of Special Welding Technology, Harbin Institute of Technology at Weihai, Weihai 264209, China;3. State Key Laboratory of Advanced Welding and Joining, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China). pp 82-85Abstract:The electron beam welding test of Inconel 718 nickel-based superalloy and 304 stainless steel was carried out, and the microstructure and mechanical properties of the joint were analyzed. The results show that the middle of the weld zone is composed of fine equiaxed grains, and in the near-nickel side and near-steel fusion lines, there are some growth directions. The hardness of the joints is different among WZ 304 stainless and Inconel 718 and the handless of WZ is higher than that of Inconel 718 and 304 stainless steel. When the welding beam is 8 mA and the welding speed is 700 mm/min, the tensile strength of the joint is 722 MPa. Tensile studies showed that the fracture occurred at the weld zone. TheIV TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION2019, Vol. 40, No. 2fracture featured a typical ductile fracture, consisting of the dimple of the isoaxial shape.Key words: electron beam welding;Ni-based alloy;stainless steel;microstructures;mechanical properties Microstructure and property of laser welded joint with high frequency micro-vibration process ZHANG Cheng1, LU Qinghua1,2, CAI Zunwu1, ZHANG Peilei1,2 (1. School of Materials Engineering, Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China;2. Shanghai High Strength Laser Intelligent Processing Equipment Key Technology Research and Development Center , Shanghai 201620, China). pp 86-90Abstract:Based on high frequency micro-vibration platform, the 316L stainless steel was welded by laser welding with vibration. The microstructure and property of laser welded joint with high frequency micro-vibration process had been investigated. The results indicate that good welding surface could be got under vibration. No spatters could be found. No collapse and excess weld metal existed. Weld width form uniformly in the back weld. Grain refinement is related to resonant vibration frequency during solidification in the weld. The smallest grain size and the most conspicuous grain refinement were obtained at the resonant frequency of 1 467.5 Hz. In addition, the particles spreaded and dispersed between the austenite grains. The new phase and the large particles were reduced with vibration. With the increase of the vibration frequency, weld microhardness increased, especially with the higher resonance frequency. At the resonant frequency of 1 467.5 Hz, vibration acceleration of 160 m/s2, the average microhardness value of weld is 206 HV, which was increased by 5.6% compared with that with no vibration condition.Key words: high-frequency micro-vibration;laser welding;grain refinement;microhardnessCharacteristics of tensile process in double-sided laser beam welded T-joints of Ti-6Al-4V alloy MA Xuyi,DUAN Aiqin, LU Wei, YANG Jing (Science and Technology on Power Beam Processes Laboratory, AVIC Manufacturing Technology Institute, Beijing 100024, China). pp 91-97Abstract: T-joints of Ti-6Al-4V alloy were fabricated by double-sided synchronized laser beam welding with homologous filler wire. The influence and characteristics of the weld defects such as undercut, lack of fusion, and porosity defects during tensile process were investigated by the method of infrared thermal imaging. Results show that the temperature increased at the base metal on both sides of the skin. The stress concentration of T-joint was obvious with the increasing of deformation. The temperature and plastic deformation increased at the zone of stress concentration where the fracture occurred finally. The lack of fusion and porosity defects were located at center position of the hardening zone, the influence of strengthening effect for welded T-joint had little change. The temperature increased in base metal on one side of the skin because of plastic deformation, and the fracture occurred in base metal at the peak temperature.Key words: Ti-6Al-4V alloy;double-sided laser beam welding;infrared thermal imaging;tensile process;weld defect Microstructure and hardness of W alloy on 45 steel by electron beam scanning WEI Deqiang, REN Xulong,WANG Rong, LV Shaopeng (Guilin University of Electronic Technology, Teaching Practice Department, Guilin 541004, China). pp 98-103Abstract:The microstructure and properties of iron and steel materials can be improved by electron beam scanning surface alloying. In this paper, the surface of 45 steel is treated by cladding alloy by plasma spraying technology and electron beam scanning technique. The effect of electron beam scanning on the strengthened layer was investigated. The results show that 45 steel treated by surface alloying, the surface can be divided into alloying zone, heat affected zone and the base zone. The microstructure of the alloying zone was acicular martensite and tungsten carbide particles, the microhardness is 1 250 HV, which was 5 times of the substrate; the microstructure of the heat affected zone is acicular martensite and ferrite. The microhardness was 860 HV, which was 3 times of the substrate. The microstructure of the substrate was pearlite and ferrite. The technological parameters of the electron beam had great influence on microstructure and hardness of the strengthened layer. The thickness of the strengthened layer increased with the increase of the beam power, and decreased with the increase of the scanning speed.Key words: electron beam scanning;alloying;45 steel;microstructure;hardnessTracking algorithm for solid-liquid separation point of molten pool tail in GTAW-based additive manufacturing PI Yupeng1, XIONG Jun1, ZHAO Huihui2, CHEN Hui1 (1. Key Laboratory of Advanced Technologies of Materials, Ministry of Education, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610036, China;2. Shanghai Aerospace Equipments Manufacturer Co., Ltd., Shanghai 200245, China). pp 104-109Abstract:This study aims at the solid-liquid separation point detection of molten pool tail in GTAW-based additive manufacturing. Based on characteristics of a large fluctuation of molten pool edge and a small fluctuation of solidified metal edge, a tracking algorithm for solid-liquid separation point of molten pool tail was proposed through continuous image acquisition. The image preprocessing including denoising, Gaussian filtering, edge detection and threshold segmentation was performed on molten pool tail image. The coefficient of variation was calculated according to the pixels coordinates, and the pixel coefficient of variation curve was fitted by the polynomial function. Then, the first-order derivative of the curve was obtained, and the coefficient of variation curve break point was determined to define the solid-liquid separation point. The results show that the2019, Vol. 40, No. 2TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION V。

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