運用金相技術(shù)和掃描電子顯微鏡,分析工具鋼-普碳鋼復(fù)合板爆炸焊接的結(jié)果。通過選取最佳的爆炸焊接參數(shù),解決復(fù)合板爆炸焊接試驗中易出現(xiàn)的裂紋以及邊界不易焊合現(xiàn)象。結(jié)果顯示,起爆端界面波形比較微小,然后逐漸增大,但是增幅較微弱,界面的結(jié)合強度較高,并且復(fù)合板的結(jié)合區(qū)存在著金屬強烈的塑性變形、熔化和原子間的相互擴散等冶金過程。

通過設(shè)計爆炸焊接試驗復(fù)合了鋁合金-純鋁-鋼爆炸復(fù)合板,對其界面形態(tài)、顯微硬度及力學性能進行了研究。結(jié)果表明,鋁合金-純鋁界面純規(guī)則正弦波形,純鋁-鋼復(fù)合板界面波形較小,鋁合金-純鋁-鋼復(fù)合板的界面剪切強度在75mpa以上,爆炸復(fù)合過程中,純鋁與鋼界面生成了金屬間化合物,其界面處基體金屬發(fā)生強烈的塑性變形。復(fù)合板變形及組織變化的結(jié)果造成復(fù)合板界面處的顯微硬度最高,隨著距界面距離的增加,兩側(cè)基體金屬的硬度逐漸降低。

以3mm厚的ta2鈦板和26mm厚的正火態(tài)q345r為材料,通過爆炸焊接實驗,對鈦/鋼復(fù)合板爆炸焊接的動態(tài)參數(shù)進行了研究。結(jié)合復(fù)合板結(jié)合界面特征、復(fù)合板結(jié)合強度(剪切強度)以及界面波的金相組織,討論了鈦/鋼爆炸焊接時獲得高強度結(jié)合和規(guī)則的界面結(jié)合波狀形態(tài)的條件。對于3mm厚ta2與26mm厚正火態(tài)q345r,該條件是動態(tài)碰撞角β>17°,動態(tài)碰撞速度vp>760m/s。根據(jù)界面波及基板軋制金相組織形態(tài),分析了形成界面波的機理,認為射流阻礙復(fù)板連續(xù)碰撞基板是形成界面波的一個主要原因。

本文采用不銹鋼焊條和碳鋼焊條對q235+0cr18ni9ti不銹鋼復(fù)合板進行焊接,根據(jù)焊接組織及硬度分析,得出了其最佳的焊接工藝。結(jié)果表明:無論是不銹鋼焊條還是碳鋼焊條得最佳焊接電流都為90～110a。采用兩種焊條復(fù)合焊接時,得到的焊縫組織較為均勻,與基材組織也較匹配。

將25cr5moa/q235鋼板復(fù)合板坯加熱到800～1100℃,經(jīng)保溫后軋制1道次,壓下量為50%～70%,制成25cr5moa/q235鋼熱軋復(fù)合板試樣.用材料力學性能試驗機測試復(fù)合板試樣復(fù)合界面的剪切強度,用光學顯微鏡和掃描電鏡觀察界面的組織.結(jié)果表明:當軋制溫度在900～1000℃時,有利于25cr5moa/q235鋼的復(fù)合;道次壓下量對25cr5moa/q235鋼復(fù)合板界面結(jié)合強度影響非常大,道次壓下量大,有利于形成更多潔凈、活化的新生表面,并且可以細化晶粒,提高復(fù)合板的結(jié)合強度;金屬組織中晶粒的梯度變化,有利于提高雙金屬復(fù)合材料的結(jié)合強度.

在gleeble-1500熱模擬試驗機上對q235鋼與ta1進行復(fù)合試驗的基礎(chǔ)上,通過sem、能譜分析、x射線衍射和電子萬能試驗機等測試方法對ta1/q235鋼軋制復(fù)合板界面元素擴散、相結(jié)構(gòu)以及結(jié)合強度、各組元變形規(guī)律等進行了分析,研究結(jié)果表明,ta1/q235鋼復(fù)合材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線表現(xiàn)為動態(tài)再結(jié)晶型,隨著總壓下率的增大,q235鋼與ta1的變形程度差別減小。在高溫復(fù)合時,鈦與鋼中的鐵元素發(fā)生了互擴散,有一定的擴散層,鈦元素相對于鐵元素擴散更為活躍,擴散量也比較大。在一定溫度和變形量下,結(jié)合界面生成了金屬間化合物,生成的金屬間化合物主要有tic、feti、fe2ti。850℃時,主要生成tic,也有少量fe2ti。900℃時,界面生成的化合物主要是fe2ti。

將淬火后的q235鋼進行多道次大壓下量(累積壓下量達94%)冷軋制備出超高強度內(nèi)生復(fù)合板,采用透射電鏡及x射線衍射儀研究了該內(nèi)生復(fù)合板的顯微形貌。結(jié)果表明,制備出的內(nèi)生復(fù)合板抗拉強度高達2112mpa,顯微組織呈現(xiàn)層片狀特征。

分析以往鈦/鋼復(fù)合板爆炸焊接裝藥量計算過程中存在的問題,結(jié)合可焊性窗口下限理論及爆速試驗結(jié)果,提出鈦/鋼復(fù)合板爆炸焊接裝藥厚度下限的計算方法,從數(shù)值上闡明裝藥厚度下限值與復(fù)板厚度、復(fù)板密度、炸藥參數(shù)、基復(fù)板最小碰撞速度之間的函數(shù)關(guān)系。參照此裝藥厚度下限值進行鈦/鋼復(fù)合板爆炸焊接驗證試驗,結(jié)果表明,鈦金屬復(fù)板的延展變形得到很好的控制,結(jié)合界面沒有產(chǎn)生ti-fe脆性金屬間化合物,結(jié)合界面抗剪切強度達到380mpa。

研究了不銹鋼———碳鋼單面、雙面復(fù)合板爆炸焊接質(zhì)量,結(jié)合界面的微觀結(jié)構(gòu),剪切強度及耐蝕性能.結(jié)果表明,單、雙面不銹鋼———低碳鋼爆炸焊接復(fù)合板的結(jié)合界面均為波狀結(jié)構(gòu),結(jié)合面兩側(cè)存在一定組織變形,近界面處為角結(jié)晶組織,稍遠處為拉伸變形后的纖維狀組織.結(jié)合界面碳鋼一側(cè)過渡區(qū)存在增碳區(qū),不銹鋼一側(cè)有一個脫碳層.雙面復(fù)合界面的結(jié)合過渡區(qū)約為單面的1.5倍寬,脫碳區(qū)也接近單面的1.5倍.采用切割爆炸焊接法有利于改善不銹鋼———低碳鋼復(fù)合板的邊緣焊合.在同一基板上進行雙面不銹鋼復(fù)合時,第一面復(fù)合界面的剪切強度比第二面復(fù)合界面的差.無論是單面,還是雙面復(fù)合板,其界面結(jié)面強度均由起爆端向末端逐漸降低.結(jié)合界面的脫碳層對復(fù)合板的耐蝕性能無明顯影響

q235的焊接性 由于低碳鋼含碳量低，錳、硅含量也少，所以，通常情況下不會因焊接而產(chǎn)生嚴重硬化 組織或淬火組織。低碳鋼焊后的接頭塑性和沖擊韌度良好，焊接時，一般不需預(yù)熱、控制層 間溫度和后熱，焊后也不必采用熱處理改善組織，整個焊接過程不必采取特殊的工藝措施， 焊接性優(yōu)良。 但在少數(shù)情況下，焊接時也會出現(xiàn)困難： 1)采用舊冶煉方法生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐鋼含氮量高，雜質(zhì)含量多，從而冷脆性大，時效敏感性增加， 焊接接頭質(zhì)量降低，焊接性變差。 2)沸騰鋼脫氧不完全，含氧量較高，p等雜質(zhì)分布不均，局部地區(qū)含量會超標，時效敏感 性及冷脆敏感性大，熱裂紋傾向也增大。 3)采用質(zhì)量不符合要求的焊條，使焊縫金屬中的碳、硫含量過高，會導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋。如某 廠采用酸性焊條焊接q235-a鋼時，因焊條藥皮中錳鐵的含碳量過高，會引起焊縫產(chǎn)生熱裂 紋。 4)某些焊接方法會降低低碳鋼焊接接頭

采用合適的工藝方法制備了兩種高速鋼(w18cr4v,w6mo5cr4v2)與q235鋼的軋制復(fù)合板材,用剪切試驗方法測定了復(fù)合板材的界面結(jié)合強度,用光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察了復(fù)合板材界面結(jié)合狀態(tài).復(fù)合板材界面結(jié)合強度達到460mpa,界面結(jié)合良好,能夠滿足復(fù)合刀片對材料性能的要求.

對ta1/q235鋼復(fù)合板累積疊軋焊進行了研究.研究結(jié)果表明:采用累積疊軋焊方法能夠制備出結(jié)合性能較好的鈦/碳鋼復(fù)合板,其結(jié)合強度隨著累積變形量與首道次變形量的增加而提高,疊軋過程中經(jīng)磨床打磨與噴丸處理獲得潔凈、新鮮并具有一定加工硬化程度的結(jié)合界面,會促進復(fù)合板結(jié)合強度的提高.800℃以下熱軋后,q235鋼的組織呈明顯的條帶狀;而850℃以上熱軋后,q235鋼條帶狀變形組織逐漸轉(zhuǎn)化為等軸狀,界面附近的q235鋼脫碳,出現(xiàn)明顯的排列整齊且粗大的鐵素體晶粒帶.鈦側(cè)的組織主要有等軸α組織和魏氏α組織.綜合考慮軋制溫度對鈦與q235鋼組織與界面結(jié)合性能的影響,累積疊軋溫度應(yīng)控制在800～850℃之間.

鈦鋼復(fù)合板既可充分發(fā)揮基層和覆層各自材料的優(yōu)點,也是節(jié)約貴金屬最好的途徑,具有明顯的社會效應(yīng)和經(jīng)濟效應(yīng),值得進一步應(yīng)用推廣。通過分析ta2和q235b的焊接性,論述了鈦與鋼熔焊焊縫脆裂的機理,指出鈦鋼復(fù)合板焊接性能差的主要原因在于焊縫中產(chǎn)生了脆性的金屬間化合物,從而導(dǎo)致焊縫在焊接應(yīng)力的作用下發(fā)生開裂。根據(jù)鈦鋼復(fù)合板焊接的特點,通過大量的試驗研究,作者提出了合理的鈦鋼復(fù)合板焊接接頭形式和完善的焊接工藝措施,同時加強對施焊人員的培訓管理,嚴格焊接全過程的控制,ta2/q235b鈦鋼復(fù)合板的焊接難題得到成功解決。

針對油田對集輸管線用板材較高抗腐蝕性的要求,采用爆炸焊接技術(shù),對2205雙相不銹鋼與碳鋼q235進行爆炸焊接,研制出了10000mm(長)×1400mm(寬)×14mm(厚)大面積雙相不銹鋼復(fù)合板材,其中不銹鋼層厚度為2mm。檢測結(jié)果表明:復(fù)合板材的剪切強度及其他力學性能均達到或超過標準要求;hic試驗和sscc試驗加載為72%rt0.5時均未出現(xiàn)任何裂紋;在h2s,co2,cl-共存的氣相腐蝕介質(zhì)中,試樣蝕速率為0.045mm/a;兩種材料的復(fù)合界面sem觀察及元素分析表明,2205雙相不銹鋼與q235完全實現(xiàn)了冶金結(jié)合。

通過不同的爆炸焊接工藝對鋁合金-鋁-鋼進行了爆炸復(fù)合,并對爆炸復(fù)合后的鋁合金-鋁-鋼復(fù)合板的界面組織及力學性能進行了測試分析,探討了不同爆炸焊接工藝對鋁合金-鋁-鋼復(fù)合板界面性能的影響。結(jié)果表明:鋁合金-鋁-鋼復(fù)合板的鋁-鋼界面在爆炸復(fù)合時界面容易產(chǎn)生一層金屬間化合物。隨著裝藥密度的增加,中間層變得愈加連續(xù),界面強度降低明顯,而鋁-鋼界面相互擴散距離變化不明顯。

用hrtem、tem和sem研究了00cr18ni5mo3si216mn爆炸接合復(fù)合板性能及接合界面微區(qū)組織結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,00cr18ni5mo3si216mn復(fù)合板強度不低于16mn基板的強度,180°扭轉(zhuǎn)無裂紋出現(xiàn);接合區(qū)形貌近似呈正弦波形,接合界面附近形成微細晶區(qū);接合界面處的白亮帶可能是嚴重塑性變形和絕熱熔化條件下急冷形成的納米晶結(jié)構(gòu)層和非晶態(tài)組織;爆炸方法可望用來制備納米晶和非晶態(tài)薄膜材料。

35CrMo與Q235鋼的焊接

用hrtem、tem和sem研究了00cr18ni5mo3si2/16mn爆炸接合復(fù)合板性能及接合界面微區(qū)組織結(jié)構(gòu).結(jié)果表明,00cr18ni5mo3si2/16mn復(fù)合板強度不低于16mn基板的強度,180°扭轉(zhuǎn)無裂紋出現(xiàn);接合區(qū)形貌近似呈正弦波形,接合界面附近形成微細晶區(qū);接合界面處的白亮帶可能是嚴重塑性變形和絕熱熔化條件下急冷形成的納米晶結(jié)構(gòu)層和非晶態(tài)組織;爆炸方法可望用來制備納米晶和非晶態(tài)薄膜材料.

爆炸焊接不銹鋼復(fù)合板隱蔽性缺陷及檢測

為了進一步認識爆炸焊接結(jié)合機理和指導(dǎo)實際生產(chǎn),本文采用透射電鏡、掃描電鏡、能譜分析儀等對銅(t2)/鋼(20#)爆炸焊接復(fù)合板結(jié)合界面區(qū)的組織結(jié)構(gòu)進行了分析。結(jié)果表明,t2/20#爆炸焊接復(fù)合板結(jié)合界面為波狀結(jié)構(gòu),其結(jié)合界面由直接結(jié)合區(qū)、熔化層及漩渦構(gòu)成;結(jié)合界面存在原子擴散;結(jié)合區(qū)發(fā)生了嚴重的塑性變形并伴隨有加工硬化

應(yīng)用爆炸焊接方法生產(chǎn)不銹鋼復(fù)合板

根據(jù)聲學理論闡明了聲阻抗的物理意義并給出了它的數(shù)學表達式。根據(jù)彈性力學的理論闡明了應(yīng)力波在兩種不同介質(zhì)界面上的反射和透射。在此基礎(chǔ)上分析了聲阻抗對鈦-鋼復(fù)合板在爆炸焊接過程中的意義和作用。