超细晶材料焊接性分析
超细晶粒钢焊接性分析1． 超细晶粒钢
随着现代工业和科学技术的发展, 建筑、机械、汽车、铁路、船舶、海洋等各行业对钢铁材料的性能提出了越来越高的要求。
大量研究表明晶粒细化处理是能够同时提高材料强度和韧性的最佳强化机制。
自20世纪90年代以来,世界各主要钢产国相继开展了新一代钢铁材料的研究工作。
其中,以日本的“超级钢铁材料” 研究计划、中国的“新一代钢铁材料重大基础研究”和韩国的“ 21 世纪高性能结构钢”研究最为引人瞩目。
通过各种先进的材料制备技术把钢铁材料的组织细化到了微米级、亚微米级, 甚至纳米级,大幅度提高了钢铁材料的强度和韧性。
材料从传统的细晶细化到l um , 其强度可提高一倍以上, 并使钢的韧脆转变温度下降到-20℃以下, 显著改善钢的韧性。
新一代钢铁材料的主要特征表现为超细晶粒尺寸、高洁净度和高均匀性, 其强度和寿命比原同类钢种提高一倍, 是应用前景广泛的结构材料。
作为结构材料, 其焊接性的好坏是评价钢材使用性能的主要指标之一。
微米级超细晶粒钢是现阶段最接近实际生产和应用的结构材料, 对其焊接性的研究已成为热点问题之一。
2. 焊接性研究
2.1 微米级超细晶粒钢的特点
超细晶粒钢与同等强度的传统钢相比, 其强化手段不是通过增加碳含量和合金元素含量, 而是通过晶粒细化、相变强化、析出强化等相结合的方法来达到提高强韧性的目的。
为了获得超细晶粒钢, 目前已经发展了多种晶粒超细化处理工艺，主要有冶金处理细化、形变诱导铁素体相变细化、热处理细化、磁场或电场处理细化和新型热机械控制轧制(TMCP )技术细化等。
2.2 HAZ组织性能
在新一代微合金高强高韧钢中,研究400 MPa和800 MPa两种强度级别的超细晶粒钢,400 MPa级细晶钢是指在普通Q235钢的基础上进行细化晶粒和纯净化处理,使其强度提高一倍,寿命增加一倍的新一代钢铁材料。
400 MPa级细晶钢焊接时,薄弱环节出现在HAZ,因细晶粒本身已使得晶粒长大驱动力很大(驱动力与晶粒尺寸成反比),又因400MPa的细晶钢中没有或含有极少碳、氮化物形成元素,所以其焊接热影响区有严重的晶粒长大倾向,粗大的晶粒将损害HAZ的性能,晶粒较粗大时,强度和韧性会随之下降。
因此,对于400 MPa的细晶钢最主要的问题是探索400 MPa细晶钢的合适焊接方法、研究其晶粒长大规律、动力学和可控因素,从而寻找防止晶粒长大的有效措施。
800 MPa级细晶钢是指在X65管线钢的基
础上进行细化晶粒和纯净化处理,使其强度提高一倍,寿命增加一倍的新一代钢铁材料。
利用高洁净度X65钢和普通市售X65钢,采取一定的工艺措施获得细晶粒钢。
X65细晶钢显微组织 X65细晶钢显微组织(峰值1350℃)
在靠近熔合线的HAZ,奥氏体晶粒易粗化和硬化。
为了减少冷裂和接头韧性的损失,通常限制HAZ的最大硬度。
如造船用结构钢和破冰船,其硬度限制在HV 300～350之间。
为避免应力腐蚀,硬度值也被限制,如在湿的H2S环境下,管线钢的硬度限制在HV 248。
HAZ的最大硬度随着冷却时间t8/5的增加而减小。
下贝氏体和低碳马氏体均有较好的韧性,且下贝氏体的韧性优于低碳马氏体,随着冷却时间的增加,上贝氏体的含量越来越多,韧性逐渐降低。
上贝氏体和侧板条铁素体均有很低的韧性。
晶界铁素体是冷却时在原奥氏体晶粒边界上析出的,且上贝氏体和侧板条件铁素体从晶界铁素体向晶内生长。
一般把粗晶热影响区(CGHAZ)和临界粗晶热影响区(IRCGHAZ)称作“局部脆性区”(LBZ),铁素体中固溶的碳小于奥氏体中固溶的碳,奥氏体分解过程中碳从相变铁素体析出且在没有相变的奥氏体中偏聚,这将推迟奥氏体相变且导致残余奥氏体+高碳马氏体(碳含量大于1 %)的混合组织(即M-A组元)形成,当钢在临界点之间的温度区域加热时,奥氏体和铁素体共存,将造成奥氏体中碳的偏析且导致硬化能力增加,在冷却时转化为M-A组元,它对HAZ的韧性极为不利,当晶粒粗大时,更为不利,HAZ的韧性强烈依赖M-A组元的体积分数。
局部脆性区(LBZ)的影响在夏氏V型冲击试验中不明显,但在热模拟HAZ试样的CTOD试验中却很
明显。
此外,当焊缝采用高匹配时,也将使HAZ的韧性损失,但与组织所引起的韧性损失相比,是很小的。
超细晶粒钢主要是在形变条件下获取细晶的,不能通过热处理手段来恢复,所以焊后HAZ会出现软化,尤其当高热输入时,就更加明显。
不过这种局部软化对接头整体强度的影响是受其他因素控制的,如局部软化区的宽度、板厚和焊缝强度匹配等因素。
对于低强度级别的400 MPa钢而言,在高强匹配下,更高强度的焊缝和没有受热影响的母材对软化区有强的拘束作用,所以采用高匹配是防止或减小HAZ软化的有效措施之一。
2.3 焊接接头近熔合区组织
采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对4 0 0 M Pa 级超细晶粒钢焊接接头熔合区附近的显微组织及精细结构进行了研究。
结果表明, 在脉冲M A G 焊条件下, 随着焊接线能量的减小, 近熔合区的整体硬度有所提高。
近熔合区的组织形态随着焊接线能量的大小不同而发生较大变化, 其熔合区焊缝侧的柱状晶在熔合区半熔化的母材晶粒上连续长大。
焊接线能量大、冷却速度慢、温度梯度小均会促使结晶形态向枝状晶发展; 界面处的温度梯度较大则会促使结晶形态向胞状晶发展。
熔合区母材侧的组织较为复杂, 由魏氏体、先共析铁素体、贝氏体和珠光体等不同类型的组织混合而成。
接头粗晶区中的铁素体形态和碳化物的形态、分布和取向也变得复杂多样。
焊接线能量高时, 铁素体为板条状和块状,碳化物呈粒状、棒状等平行地分布在铁素体上, 并与板条长轴呈不同的夹角; 焊接线能量较高时, 铁素体以板条状为主, 并在其上分布大量等轴状的亚单元, 碳化物分布在亚单元的边界上或亚单元内部; 焊接线能量低时, 铁素体以块状为主, 碳化物呈粒状, 且数量较少。
3. 焊接缺欠分析
3.1 焊缝和HAZ的裂纹倾向
3.1.1 热裂纹
熔敷金属的化学成分主要是针对避免热裂纹而设计的,因此凝固裂纹主要是由母材稀释而引起的,即主要出现在具有最大熔合比的焊道上(如根部焊缝),或出现在凝固方式不恰当时(如过大的熔合比和焊速过高所引起的过于拉长的焊接熔池),此时热裂纹可通过改变焊接工艺参数避免。
热裂纹的产生也强烈依赖夹杂物的数量和种类,细晶钢的合金含量很低、夹杂物(如S、P)含量低以及偏析少,所以热裂纹不易发生。
3.1.2 冷裂纹
因不同钢种对冷裂敏感的微观组织不尽相同,建议严格控制HAZ硬度。
细晶钢低的碳当量减小了冷裂倾向,明显改善了其冷裂敏感性。
因母材细晶钢的碳当量低,而熔敷金属碳当量高,于是氢就被固在熔化的金
属中,在焊缝中出现冷裂,可减少扩散氢含量来降低焊缝的冷裂倾向。
3.2层状撕裂
为减少层状撕裂,有两种有效方法,第一种方法是减小硫含量到很低的水平(小于0.008 %),第二种是为获得理想硫化物形态添加合金元素,如Ca化处理。
由于细晶钢本身高的洁净度,因而发生层状撕裂的可能性不大。
4. 结论
(1)超细晶粒钢通过形变细化、相变细化和第二相析出提高钢的强度,由此降低结构自重,从而减少其结构用量和运输费用,同时它还具有优良的强韧性,合金含量低、杂质含量低、便于回收、可重复使用等优点,因而可有效地用于生产中,符合社会可持续发展战略。
(2)焊接热循环明显影响400 MPa和800 MPa超细晶粒钢焊接热影响区的晶粒长大,应研究其HAZ晶粒长大规律和动力学,寻找HAZ晶粒长大的可控因素,探索超细晶粒钢合适的焊接方法、焊接工艺参数及其他焊接条件。
(3)对于800 MPa级超细晶粒钢,除研究热影响区晶粒长大规律外,还应研制焊缝金属微观组织以超低碳贝氏体为主的焊接材料。
焊缝晶粒评定标准-概述说明以及解释
焊缝晶粒评定标准-概述说明以及解释1.引言1.1 概述焊缝晶粒是焊接工艺中一个非常重要的指标，它直接影响着焊接接头的质量和性能。
焊缝晶粒的大小、形状和分布情况对焊接接头的力学性能、耐蚀性能以及耐热性能等都有着重要影响。
因此，对焊缝晶粒进行评定是非常必要的。
本文旨在探讨焊缝晶粒评定标准的制定和应用，通过系统性的研究，为焊接工艺提供更加科学和规范的指导，同时提高焊接接头的质量和可靠性。
1.2 文章结构：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将首先概述焊缝晶粒评定标准的重要性，然后介绍文章的结构和目的。
接下来在正文部分，将详细探讨焊缝晶粒的重要性、焊缝晶粒评定标准的制定以及其应用。
最后在结论部分，将对整篇文章进行总结，展望未来可能的研究方向，最后给出结论。
通过以上结构，全面系统地介绍焊缝晶粒评定标准的相关内容，希望能为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。
1.3 目的本文的主要目的是探讨焊缝晶粒评定标准的重要性以及其在焊接工艺中的应用。
通过对焊缝晶粒的评定标准进行深入研究和分析，可以帮助焊接人员更准确地评估焊缝的质量和性能，提高焊接工艺的可靠性和稳定性。
同时，通过明确焊缝晶粒评定标准的制定和应用，可以为焊接行业提供统一的标准和规范，促进焊接技术的进步和发展。
因此，本文旨在深入探讨焊缝晶粒评定标准的意义和作用，为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
2.正文2.1 焊缝晶粒的重要性焊缝晶粒是焊接过程中形成的晶粒结构，对于焊接接头的性能和质量起着至关重要的作用。
焊接过程中，焊缝晶粒的大小、形状和分布对接头的强度、塑性、韧性和耐腐蚀性等性能有着直接影响。
首先，焊缝晶粒的大小会影响焊接接头的强度。
晶粒越细小，焊接接头的强度就越高，因为细小的晶粒界面面积更大，可以承受更大的应力。
相反，晶粒越粗大，焊接接头的强度就会降低。
其次，焊缝晶粒的形状也会影响焊接接头的塑性和韧性。
正常情况下，细小且均匀分布的晶粒可以提高焊接接头的塑性和韧性，使其具有更好的抗拉伸、抗弯曲和抗冲击能力。
累积叠轧焊法制备超细晶材料的组织与性能研究
累积叠轧焊法制备超细晶材料的组织与性能研究累积叠轧焊是一种制备超细晶金属板材的新型剧烈塑性变形加工方法,金属板材通过循环累积叠轧的方法使金属材料获得超大压下量,从而实现材料在强加工下的良好结合,并细化金属组织,大幅度提高材料的性能。
本研究利用1060工业纯铝进行累积叠轧焊实验,采用室温同向轧制(路径A)、室温逆向轧制(路径B)及热处理后同向轧制(路径C)等不同工艺路线,对比分析各种轧制工艺路径下的1060工业纯铝变形后的组织与性能变化。
并对路径A试样进行热处理实验,分析热处理对超细晶工业纯铝组织与性能的影响。
研究结果表明:三种轧制工艺路径均可实现细化晶粒、改善强度的目的。
但路径A的晶粒细化效果比路径B的晶粒细化明显;ARB7道次后,采用路径A 试样的显微组织由拉长的细小纤维状晶粒组成,路径B试样超细晶多为易获得扁平等轴晶。
晶粒尺寸为:路径A是470nm,路径B是680nm。
材料的抗拉强度、显微硬度、延伸率随轧制道次的增加,变化曲线趋势基本相同,但路径A试样的强度值最大,路径C试样的拉伸性能较好。
路径A累积轧制5道次1060工业纯铝的综合力学性能较好,抗拉强度提高到210MPa是母材的2.41倍,显微硬度78.5HV是母材的2.2倍,延长率9.3%是母材的0.21倍。
路径A的试样经150℃×1h热处理后,与室温比较,晶粒尺寸未发生明显的变化,且改善了材料层间界面的结合强度,使抗拉强度略有增加。
路径A累积轧制5道次后试样在200℃以下×1h热处理时,显微组织处于回复阶段,晶粒尺寸在0.47μm～0.58μm范围内,机械性能稳定。
论文也对累积叠轧焊材料界面复合和晶粒细化机理进行了初步探讨。
细晶粒钛合金薄板TIG焊温度场分析
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接
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V o. l 3 1 No. 12 December 2010
TRANSACT IONS OF THE CH I NA W ELDING I N ST ITUT ION
细晶粒钛合金薄板 TIG 焊温度场分析
周水亮,
摘
陶
军,
杜欲晓,
郭德伦
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34 为电弧有效加热半径 , 数值由文献 [ 7] 得到 .
焊
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第 31 卷
分别对 2 , 8 m 的 T i 6A l 4V 钛合 金常规 T IG 焊接 过程中达到 准稳态 后某 一时 刻温度 场进 行分 析. 图 3 中为两种晶粒尺寸钛合金 T I G 焊进行至 50 s时 的温度场等温线. 由图 3 可知 , 2, 8 m 钛合金 T IG 焊等温线外形相差不大 , 熔池前沿等温线高度密集, 距离熔池越远 , 等温线越稀疏. 2 m 的钛合金同一 温度的等温 线的范围 略大于 8 m 钛合 金的 相应 值, 并且距离焊缝中心越远, 差距越明显 . 这是由于 2 m 的钛合金晶粒较细 , 晶界增多, 晶界阻碍热量 传递的作用增强, 从而热导率减小, 比热也减小, 并 且比热的减小幅度远大于热导率的减小 ( 图 2) . 所 以相同距离处 2 m 钛合金温度较高 , 同一温度的 等温线范围变大.
[4 , 5]
图 1 有限元网格 F ig 1 Top view o f fin ite e lemen tme sh
1 计算模型
模拟计算过程中焊接热源以 表面热流方式施 首先采用大型商业软件 ANSYS 分别对 2 , 8 m 的 T i 6A l 4V 钛合金平板对接焊温度场进行模拟计 算 . 试 件的 焊后 尺 寸为 300 mm 200 mm 1 . 0 mm. 焊接电流为 44 A, 电弧电压为 9 . 2 V, 焊接速度 为 11 . 7 m /h . 分别对距焊缝中心 4 , 7 mm 的焊接热
TC4钛合金线性摩擦焊接头的冲击韧性及断口特征
第27卷 第6期2007年12月航 空 材 料 学 报J OURNA L O F A ERONAU T ICAL MAT ER I AL SV o l 27,N o 6 D ecember 2007TC4钛合金线性摩擦焊接头的冲击韧性及断口特征马铁军1, 张学军2, 杨思乾1, 张 勇1, 张云霞1(1 西北工业大学材料学院,西安710072;2 北京航空材料研究院,北京100095)摘要:在自制的XMH 160型线性摩擦焊机上利用先期试验优化的规范参数进行TC4线性摩擦焊接试验。
对焊后试件进行冲击试验研究,冲击试件基本沿母材断裂。
观察冲击试件的宏观和微观断口,并分析接头的金相组织。
结果表明,焊缝超细晶组织所具有的高断裂应力是焊接接头冲击韧性值高于母材的主要原因。
关键词:TC4钛合金;线性摩擦焊;冲击韧性;断口中图分类号:TG453+ 9 文献标识码:A 文章编号:1005 5053(2007)06 0040 05收稿日期:2006 12 14;修订日期:2007 03 28基金项目:航空科学基金资助项目(20061153015)作者简介:马铁军(1972 ),男,副教授,主要从事压力焊理论与质量控制方面的研究工作,(Em a il)m atiejun@n wpu edu cn 。
线性摩擦焊(LF W )是使两焊件产生相对直线往复摩擦运动,在热 力耦合的作用下获得固相接头的一种焊接方法。
它扩展了摩擦焊接方法的应用领域,可实现非圆截面构件的摩擦焊接,具有固相焊接的一系列优点,能在无保护条件下获得钛合金等有色金属的高质量焊接接头。
国外已将线性摩擦焊技术成功用运于航空发动机整体叶盘制造与维修中[1]。
TC4钛合金是制造航空发动机叶盘的重要材料,国外已有一些关于TC4钛合金线性摩擦焊方面的研究报导。
研究表明[2],TC4钛合金线性摩擦焊接头的静态机械性能,如抗拉强度 b 、屈服强度 s 、延伸率 5及断面收缩率 均超过了母材。
科技成果——超细晶高性能镁合金管材、型材及板材成形技术
科技成果——超细晶高性能镁合金管材、型材及
板材成形技术
技术开发单位沈阳工业大学
所属领域先进制造、新材料
成果简介
沈阳工业大学材料研发中心经过多年研究，成功研制出高性能各种尺寸规格以及各类镁合金管材、型材及板材成形技术；例如：AZ91D 管材抗拉强度可以达到400MPa，伸长率大于18%，镁合金板材可以室温冲压成形。
应用范围
汽车保险杠、天窗及导轨、遮阳架、仪表盘；自行车架、前叉及踏板；摩托车架、扶手及减震系统；手机外壳、笔记本外壳等。
技术特点
（1）尺寸精度高；
（2）力学性能高；
（3）表面质量好；
（4）整体刚度好；
（5）材料利用率高。
专利情况获1项发明专利，正在申请2项发明专利。
技术水平国际先进
生产及使用条件
该技术产业生产条件优异，无污染，劳动强度低；使用条件主要
与镁合金焊接技术以及CNC加工技术结合，替代铝合金产品，加工性能及焊接性好、质量轻、金属质感好，能耗低。
市场前景
目前采用镁合金管材以及型材替代铝合金是发展趋势，在汽车、摩托车、自行车等交通工具、航天航空、3C产业、军工以及建筑业有着广阔的发展前景，其附加值远远高于铝合金产品。
合作方式
技术转让、技术咨询、技术开发、技术服务、技术入股等。
应用情况
已应用产品包括镁合金管、镁合金型材、镁合金板材。
细晶5083铝合金不等厚板激光穿透焊接头的组织与性能
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ｆ ＇ ， 、 ｒ １ｋ 光束模式为 Ｔ Ｍ １ ， Ｗ， Ｅ ０ 模 焦斑直径 为 ０ １ ｍ。焊前对 细 晶板进行 表面处 理： １ ％ 的 ．ｍ 用 ０
收 稿 日期 ： ０ ０一 ５— ０ ２１ Ｏ ２
３ ５
Ｍｇ Ｍｎ Ｃ ｒ Ｓ ｉ Ｆ ｅ Ｃ ｕ Ｚ ｎ Ｔ ｉ Ａ１
于工业 自 动化等优点。可提高加工速度并极大地降低 热输入 ， 从而可提高生产效率 ， 改善焊接质量 Ｊ 。
铝及 铝合 金 激 光 焊 的工 艺 难 度 较 大 ， 钢 等 黑 色 与 金 属相 比 ， 及 铝 合 金 激 光 焊 时 的光 束 反 射 和 等 离 子 铝
焊接 速度 ２ｍ ／ ｎ ｍ ｍｉ。
铝及 铝合 金激 光 焊 （ ａｅ ｌｉｇ 技 术 与传 统 焊 ＬｓｒＷｅｄｎ ） 接工 艺相 比 ， 具 有 功 能 强 、 靠 性 高 、 需 真 空 条 件 它 可 无 及效 率 高等特 点 。其功 率 密度 大 、 输 入 总量 低 、 热 同等 热输 入量 熔深 大 、 热影 响 区小 、 接 变形 小 、 度 高 、 焊 速 易
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图 １ 细 晶 ５８ ０ ３铝合金薄板激光穿透焊的拉伸试样
２１ ０ １年第 ８期 ２１
俘 掳 试验研究
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大聚 合成 裂纹 ， 最终 导致 材料 断 裂 。 参 考 文 献
断 口上 可 以看 到 大小 不 一 的 焊接 气 孔 ， 也 是 焊 缝 成 这
不等 厚板 的激 光 穿 透 焊 ， 究 了焊 接 接 头 的微 观组 织 研
４ ５ ０ ６ ０ １ ０ １ ０ ２ ０ ０３ ００ ６ ０ ０２ 余量 ．６ ． １ ．２ ．９ ．５ ． １ ． １ ． １
两种规格超细晶粒钢的激光焊接
两种规格超细晶粒钢的激光焊接
彭云;王成;陈武柱;田志凌
【期刊名称】《焊接学报》
【年(卷),期】2001(022)001
【摘要】超细晶粒钢依靠生成微米级或亚微米级的铁素体，使钢的强度和韧性大大提高。
本文分析了超细晶粒钢的焊接性及激光焊接的特点，进行了超细晶粒钢的激光焊接试验，并与等离子弧焊接、MAG焊接进行了比较。
超细晶粒钢激光焊接接头粗晶区有较好的韧性。
采用较小的激光功率并配合较慢的焊接速度，可减小粗晶区硬化倾向。
终轧温度较高的SS400钢激光焊接接头强度高于母材。
深度轧制钢激光焊接接头出现再结晶软化区，当软化区宽度较窄时，不影响整体接头强度。
SS400钢和深度轧制钢激光焊接接头均有好的弯曲塑性。
【总页数】5页(P31-35)
【作者】彭云;王成;陈武柱;田志凌
【作者单位】清华大学机械工程系,;清华大学机械工程系,;清华大学机械工程系,;北京钢铁研究总院,
【正文语种】中文
【中图分类】TG457
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5.激光焊接两种异常现象的分析
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电弧焊接接头的晶粒细化研究与优化
电弧焊接接头的晶粒细化研究与优化引言：电弧焊接是一种常用的金属连接方法，广泛应用于船舶、桥梁、压力容器等工业领域。
然而，焊接接头的强度和韧性往往受到晶粒尺寸的影响。
因此，研究电弧焊接接头的晶粒细化问题，对于提高焊接接头的性能具有重要意义。
1. 电弧焊接接头的晶粒生长机制电弧焊接过程中，焊接区域的温度会迅速升高，达到金属的熔点甚至更高。
在这种高温条件下，金属晶粒会发生生长和再结晶的过程。
晶粒的生长机制可分为两种：晶粒边界扩张和晶粒内部再结晶。
晶粒边界扩张是指晶界的移动，从而使晶粒尺寸增大。
晶粒内部再结晶是指晶粒内部的原子重新排列，形成新的晶粒。
2. 影响电弧焊接接头晶粒细化的因素2.1 焊接参数焊接参数包括焊接电流、焊接电压、焊接速度等。
这些参数会直接影响焊接区域的温度分布和冷却速率，从而影响晶粒的生长和再结晶。
通常情况下，较低的焊接电流和较快的焊接速度有利于晶粒细化。
2.2 焊接材料焊接材料的成分和纯度也会对晶粒尺寸产生影响。
一般来说，杂质元素的存在会促进晶粒的生长，而高纯度的材料则有利于晶粒细化。
2.3 焊接热输入焊接热输入是指焊接过程中传递给工件的热量。
过高的热输入会导致焊接区域的温度过高，晶粒生长过快，从而影响晶粒细化效果。
3. 晶粒细化的方法与优化策略3.1 添加晶粒细化剂晶粒细化剂是一种能够促进晶粒细化的物质。
常用的晶粒细化剂包括钛、铌、铝等元素。
这些元素可以在焊接过程中与熔池中的金属发生反应，形成细小的晶核，从而促进晶粒细化。
3.2 控制焊接参数通过合理控制焊接参数，可以调节焊接区域的温度分布和冷却速率，从而实现晶粒细化的目的。
例如，降低焊接电流和提高焊接速度可以有效减缓晶粒的生长速率，促进晶粒细化。
3.3 优化热处理工艺焊接后的热处理可以进一步改善晶粒细化效果。
常用的热处理方法包括退火和正火。
退火可以通过加热和冷却的过程，使晶粒再结晶，从而实现晶粒细化。
正火则是将焊接接头加热至适当温度，保持一段时间后冷却，以消除残余应力和提高接头性能。
超细晶材料焊接性分析
超细晶粒钢焊接性分析1．超细晶粒钢随着现代工业和科学技术的发展, 建筑、机械、汽车、铁路、船舶、海洋等各行业对钢铁材料的性能提出了越来越高的要求。
大量研究表明晶粒细化处理是能够同时提高材料强度和韧性的最佳强化机制。
自20世纪90年代以来,世界各主要钢产国相继开展了新一代钢铁材料的研究工作。
其中,以日本的“超级钢铁材料” 研究计划、中国的“新一代钢铁材料重大基础研究”和韩国的“ 21 世纪高性能结构钢”研究最为引人瞩目。
通过各种先进的材料制备技术把钢铁材料的组织细化到了微米级、亚微米级, 甚至纳米级,大幅度提高了钢铁材料的强度和韧性。
材料从传统的细晶细化到l um , 其强度可提高一倍以上, 并使钢的韧脆转变温度下降到-20℃以下, 显著改善钢的韧性。
新一代钢铁材料的主要特征表现为超细晶粒尺寸、高洁净度和高均匀性, 其强度和寿命比原同类钢种提高一倍, 是应用前景广泛的结构材料。
作为结构材料, 其焊接性的好坏是评价钢材使用性能的主要指标之一。
微米级超细晶粒钢是现阶段最接近实际生产和应用的结构材料, 对其焊接性的研究已成为热点问题之一。
2. 焊接性研究2.1 微米级超细晶粒钢的特点超细晶粒钢与同等强度的传统钢相比, 其强化手段不是通过增加碳含量和合金元素含量, 而是通过晶粒细化、相变强化、析出强化等相结合的方法来达到提高强韧性的目的。
为了获得超细晶粒钢, 目前已经发展了多种晶粒超细化处理工艺，主要有冶金处理细化、形变诱导铁素体相变细化、热处理细化、磁场或电场处理细化和新型热机械控制轧制(TMCP )技术细化等。
2.2 HAZ组织性能在新一代微合金高强高韧钢中,研究400 MPa和800 MPa两种强度级别的超细晶粒钢,400 MPa级细晶钢是指在普通Q235钢的基础上进行细化晶粒和纯净化处理,使其强度提高一倍,寿命增加一倍的新一代钢铁材料。
400 MPa级细晶钢焊接时,薄弱环节出现在HAZ,因细晶粒本身已使得晶粒长大驱动力很大(驱动力与晶粒尺寸成反比),又因400MPa的细晶钢中没有或含有极少碳、氮化物形成元素,所以其焊接热影响区有严重的晶粒长大倾向,粗大的晶粒将损害HAZ的性能,晶粒较粗大时,强度和韧性会随之下降。
焊接第七章 金属材料焊接性分析方法
第二节 金属焊接性评定与试验
图7-2 试件的形状和尺寸
第二节 金属焊接性评定与试验
试验时按图7-2组装试件，先将两端的拘束焊缝焊好，再焊试验焊 缝。当采用焊条电弧焊时，试验焊缝按图7-3所示方法焊接。当采用焊 条自动送进装置焊接时，按图7-4所示进行。焊完的试件经在室温放置 24h后才能进行裂纹的检测和解剖。
第二节 金属焊接性评定与试验
2.直接试验法 在设定的焊接参数下按规定要求焊接工艺试板，然后通过试验
来检测焊接接头对裂纹、气孔、夹渣等缺陷的敏感性，以此来评定 焊接性，这种方法称为直接试验法。常用试验方法有斜Y形坡口焊 接裂纹试验方法、焊接热影响区最高硬度试验方法、插销试验等。
(1)斜Y形坡口焊接裂纹试验方法 这一方法广泛应用于评定碳 钢和低合金高强度钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。
(4)使用条件 焊接结构的使用条件是多种多样的，有的在高温 或低温下工作，有的在静载或动载条件下工作，有的则在腐蚀介质 中工作等。
第一节 金属的焊接性
综上所述，金属的焊接性与材料、工艺、结构、使用条件等密 切相关，所以不能脱离这些因素而单纯从材料本身的性能来评价焊 接性。此外，从上述分析也可以看出，很难用某一项技术指标概括 材料的焊接性，只有通过综合多方面的因素，才能分析焊接性问题。
第一节 金属的焊接性
(3)结构因素 焊接接头和结构设计会影响应力状态，从而对焊 接性也发生影响。
这里主要从结构的刚度、应力集中和多向应力等方面来考虑。 使焊接接头处于刚度较小的状态，能够自由收缩，有利于防止焊接 裂纹。缺口、截面突变、焊缝余高过大、交叉焊缝等容易引起应力 集中，要尽量避免。不必要地增大母材厚度或焊缝体积，会产生多 向应力，也应注意防止。