LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення холодостійкості зварних з'єднань термічно зміцнених кремніємарганцевих сталей

вуглекислим газом. Аналогічний характер зміни ударної в'язкості при –40єС і –70єС спостерігається і на сталі 09Г2СЮч. При зварюванні під флюсом найкращі

характеристики міцності (0,2480МПа) і висока холодостійкість металу шва (анКСU–70єС=38...62 Дж/см2) досягаються у випадку використання дроту Св-08ХГНМТ і флюсу марки АН-67. Металографічними дослідженнями встановлено, що метал швів, виконаних дротами Св-08ХГ2СНМТ і Св-08ХГНМТ, характеризується дрібнозернистою структурою, наявністю в ній підвищеної частки голчатого фериту при невеликій кількості бейніту, мартенситу, доевтектоїдного фериту і карбідів легуючих елементів. Розміри неметалічних оксидних і сульфідних включень при цьому менші, ніж у металі швів, зварених стандартними електродними дротами.

Встановлено, що дріт Св-08ХГ2СНМТ за всіма технологічними показниками у широкому діапазоні параметрів режимів зварювання в СО2 і суміші Ar+25%СО2 не уступає, а в деяких випадках перевершує стандартні дроти Св-08Г2С и Св-08ГСМТ. При практично однакових коефіцієнтах розплавлення електродного металу дріт Св-08ХГ2СНМТ забезпечує зниження рівня втрат металу на розбризкування на 30...35% і помітно поліпшує формування швів, особливо при зварюванні на форсованих режимах. При цьому стійкість металу шва проти утворення пор, викликаних азотом, воднем і киснем, збільшується майже в 1,5 рази. Підвищується також стійкість металу шва проти утворення кристалізаційних тріщин. Вона оцінювалась за максимальною швидкістю деформації зразків, при якій тріщини в металі швів у процесі зварювання не з'являються. Менш чітко виражені технологічні переваги дроту Св-08ХГНМТ при зварюванні під флюсом. Тут основна роль комплексно легованого дроту зводиться до підвищення міцності, пластичності і холодостійкості металу шва. Відзначимо, що інтенсивність утворення і питомі виділення ТСЗА при зварюванні в СО2 і суміші Ar+25%СО2 дротом Св-08ХГ2СНМТ трохи менші цих показників для дроту Св-08Г2С.

Особливості формування структури і властивостей ЗТВ. Найбільш істотні зміни структури і властивостей основного металу при зварюванні термічно зміцнених кремнієвомарганцевих сталей відбуваються в ділянках, що безпосередньо примикають до металу шва: сплавлення і перегріву. Тут має місце інтенсивне зростання аустенітного зерна і спостерігаються лікваційні процеси, пов'язані з підплавленням границь зерен. Кінетику структурних і фазових перетворень у цій зоні вивчали при імітації термічних циклів зварювання на зразках із сталі 09Г2СЮч на швидкодіючому дилатометрі. Зразки нагрівали до температури 1350єС зі швидкістю 150єС/с в інтервалі 800...1000єС і охолоджували зі швидкістю W6/5=1,2...60єС/с. На підставі виконаних досліджень побудована термокінетична діаграма перетворень аустеніту в сталі 09Г2СЮч (рис.3). Показано, що під дією нагрівання, яке імітує термічний цикл зварювання, вихідна феритно-мартенситна структура з твердістю HV220 перетворюється в змішану бейнітно-мартенситну структуру з твердістю HV310. При W6/5=60єС/с кількість мартенситу досягає 65%, а при W6/5=8єС/с вона складає не більш 10%. З аналізу термокінетичної діаграми

випливає, що раціональний інтер-вал швидкостей охолодження мета-лу ЗТВ сталі 09Г2СЮч знаходиться в межах W6/5 = 5,5...35єС/с.

Результати випробувань на розтягування імітуючих циліндричних зразків діаметром 6 мм свідчать, що у всьому досліджуваному діапазоні швидкостей охолодження зберігаються досить високі показники пластичності металу ЗТВ: 5=26...32% і =62...72%. При збільшенні швидкості охолодження зростають і показники міцності металу ЗТВ. Однак при зварюванні з великим тепловкладенням, коли W6/5 = 2...7єС/с, в і 0,2 знижуються відповідно до 530 і 320 МПа. Останнє пов'язане з виділенням в металі ЗТВ феритної фази, формуванням структури верхнього бейніту і ростом аустенітних зерен.

При оцінці опірності металу ЗТВ сталей 09Г2СЮч і 09Г2С утворенню холодних тріщин (метод "Імплант") виявлено тісний взаємозв'язок технологічних факторів з уповільненим руйнуванням зварних з'єднань. При обмеженому вмісті дифузійного водню в наплавленому металі (Ндиф.=6...7 мл/100г) метал ЗТВ зазначених сталей не був схильний до уповільненого руйнування. При Ндиф.= 9...10 мл/100м і досить інтенсивних швидкостях охолодження (W6/510єС/с ) мало місце уповільнене руйнування металу ЗТВ, про що свідчило зниження величини критичних напружень руйнування відповідних зразків. Для досягнення високої опірності уповільненому руйнуванню зварних з'єднань сталі 09Г2СЮч технологічні прийоми зварювання повинні забезпечувати обмежений вміст дифузійного водню в наплавленому металі (не більше 7 мл/100г).

Технологічна проба "Теккен" підтвердила ці висновки. При низькій концентрації водню (Ндиф.=2,5...3,0 мл/100г) холодні тріщини в пробах "Теккен" не утворювалися. Підвищення змісту водню в наплавленому металі до 6,5...7,0 мл/100м приводить до утворення тріщин невеликої довжини, що потім розвиваються протягом тривалого часу (більш 24 годин). При Ндиф.9,5 мл/100г процес зародження і розвитку тріщин протікає досить швидко (протягом 1,5...3,0 годин). У цьому випадку не тільки збільшується їхня довжина, але змінюється і траєкторія розвитку. Тріщини найчастіше поширюються від лінії сплавлення в метал шва. Метал кореня шва цілком уражений тріщинами.

Для визначення холодостійкості зварних з'єднань сталі 09Г2СЮч V-образний надріз наносили на стандартні зразки в різних ділянках ЗТВ: сплавлення, перекристалізації і нагрівання до температур нижче точки АС1. Зразки виготовляли із стикових з'єднань металу товщиною 20 мм, зварених у СО2 дротом Св-08ХГ2СНМТ діаметром 2 мм. Режими зварювання забезпечували широкий діапазон швидкостей охолодження металу ЗТВ (W6/5=3,3...38,4єС/с). Встановлено, що при W6/5=5,5...38,4єС/с в зоні сплавлення мають місце відносно високі показники ударної в'язкості при температурі –40єС (анKCV=31...46 Дж/см2). Зниження ан просліджується при W6/5=3,3...5,5єС/с на відстані 3 і 5 мм від лінії сплавлення, що викликано протіканням процесів старіння в умовах температур 200...500єС. При –70єС і W6/5=3,3....10,8єС/с відбувається істотне зниження холодостійкості металу як у зоні сплавлення, так і на відстані від неї на 3 і 5 мм. Необхідні значення анKCV–70єС отримані при W6/523,2єС/с. Випробування таврових зразків на одиночний удар підтвердили це ж значення.

Розробка технічних засобів реалізації результатів досліджень. У роботі визначені граничні значення погонних енергій дугового зварювання термічно зміцнених сталей 09Г2С і 09Г2СЮч в залежності від товщини металу і температури попереднього підігріву (табл. 2)


Таблиця 2. Рекомендовані режими зварювання стикових з'єднань сталей 09Г2С і