易坊好文馆

  1. 首页 > 旅游 >

铬钼钢混合激光电弧焊的热冶金模拟与性能评价( 四 )

机械 显微镜 冶金



图 15 仿真结果显示了各个阶段的预测 。

图 16 E3和E4的SEM图像 。
4.6.弯曲试验
焊接试样经过180度弯曲测试 ， 这是一项质量控制测试 ， 用于评估对接焊接接头的延展性和完整性 。 焊接和母材样品均通过了弯曲测试 ， 没有明显的缺陷或裂纹（图 17） 。

图 17 进行弯曲试验后的试样图像 。
使用光学显微镜检查弯曲样品的横截面 ， 如图18所示 。 从宏观结构的角度来看 ， 没有观察到可见的裂缝 。 不同区域的厚度相似 ， 在融合区未观察到可见的变形 。 这主要是由于融合区马氏体组织刚度较高 。 在HAZ区域观察到轻微变形 ， 而大部分变形发生在基材中 。 这与所呈现的硬度结果一致 ， 其中HAZ区域的硬度高于基材 。 在较高放大倍率下检查后 ， 位置B3 ， B4和B5的微观结构没有显着变化 。 然而 ， 从B1和B2的较高放大倍率来看 ， 在基材中观察到明显的变形 。 在B1观察到细长的晶粒 ， 而在B2处观察到压缩晶粒 。 这些观察结果表明 ， 在弯曲测试期间存在施加在样品上的拉伸和压应力 。

图 18 （a）弯曲样品的光学显微镜 ， 具有较高放大倍率的位置（b）B1 ， （c）B2 ， （d）B3 ， （e）B4 ， （f）B5 。
4.7.抗拉强度
拉伸试验结果显示 ， 所有拉伸样品在基材上都失败了 。 这表明熔融区和HAZ与母材相比具有更高的机械强度 。 断裂试样（图19）表现出延性破坏行为 ， 在所有试样中均观察到明显的颈缩和面积减小 。 HLAW基体高强度钢（HSS）的屈服强度略高于母材 。 熔合区机械强度的提高可归因于诱导塑性应变和位错的存在导致马氏体相的形成 。 值得注意的是 ， 与Ramesh等人进行的研究中报告的HSS激光焊接样品相比 ， HLAW HSS具有更好的抗拉强度 。

图 19 拉伸应力与应变图以及测试拉伸样品的图像 。
拉伸试样断裂表面的SEM图像如图20所示 。 在拉伸试验期间 ， 在接收和焊接试样的母材区域观察到变形和回缩 。 拉伸结果和破坏区域表明焊缝质量的重复性和熔合区的机械强度更高 。 这与熔合区中较高的测量硬度和高马氏体体积分数一致 。 在变形过程中 ， 形成位错并从晶粒移动到晶粒 。 因此 ， 它导致了材料的缩颈 。 随后 ， 内部开始形成微空隙 。 据信 ， 材料的失效发生在空隙起始的晶界的三重交界处 。 随着应力的增加 ， 它可能会旋转或滑动 。 随着应变的不断增加 ， 微空隙开始聚结形成椭圆形裂纹 。 最终 ， 它导致了跨颗粒和颗粒间裂缝 。 之后 ， 这些裂缝沿着最弱的路径传播并合并形成更大的裂缝 ， 直到当应力达到峰值时它们最终迅速破裂 。

图 20 （a）基材和（b）HLAW试样的断裂面 。 椭圆形裂缝由虚线圆圈表示 。
5.结论
成功实现了10 mm厚高铬钼钢的混合激光电弧焊 ， 并对其力学性能进行了评价 。 结果总结如下：
1.建立了双热源热冶金模型 ， 用于铬钼钢混合激光电弧焊工艺 ， 预测熔合区尺寸和相形成 。
2.数值模型预测的相位分数与EBSD结果吻合较好 。 使用温度曲线和冶金数值方法可以准确预测焊缝形态 。 预测的焊缝不同位置的马氏体和回火马氏体相也与沿纵轴的硬度值变化一致 。
3.混合焊接工艺在熔合区产生了更高的硬度 ， 尽管由于马氏体相的形成而具有更粗的晶粒 。 与基材相比 ， 在HAZ中观察到晶粒细化 。
4.在熔合区实现了优异的拉伸性能 ， 因为观察到所有焊接试样的母材区域都发生了拉伸试验失败 。 这归因于聚变区马氏体相的形成和HAZ的晶粒细化产生的强化作用 。
5.焊接试样通过了弯曲测试 ， 没有观察到故障或裂纹 。
来源：Thermo-metallurgical simulation and performance evaluation of hybrid laser arc welding of chromium-molybdenum steel Materials & Design doi.org/10.1016/j.matdes.2021.110029
【铬钼钢混合激光电弧焊的热冶金模拟与性能评价】参考文献：Joining Pipe with the Hybrid Laser-GMAW Process: Weld Test Results and Cost Analysis (2006)

推荐阅读


上一篇：顶配的理想L8 Max值得买吗？

下一篇：旅行|在挪威观星胜地，重觅仰望星空的感动！