Печать

2018 №02 (01) DOI of Article
10.15407/as2018.02.02 		2018 №02 (03)

Автоматическая сварка 2018 №02


Журнал «Автоматическая сварка», № 2, 2018 г., с.11-18

Влияние структуры металла сварных соединений высокопрочных сталей, выполненных различными способами сварки, на их эксплуатационные свойства

Л. И. Маркашова, В. Д. Позняков, В. Д. Шелягин, Е. Н.Бердникова, А. В. Бернацкий, Т. А. Алексеенко


ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины. 03150, г. Киев, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

На основе исследований особенностей формирования структурных параметров в сварных соединениях высокопрочной стали, выполненных различными способами сварки плавлением (лазерной, дуговой и гибридной лазерно-дуговой) сделаны оценки влияния формирующихся структур и фазовых составляющих на изменение наиболее значимых механических свойств сварных соединений. Показана роль структурных факторов (легирования, фазовых составляющих, зеренной, субзеренной структуры, распределения и плотности дислокаций, фазовых выделений, их размеров и характера распределения) в обеспечении оптимальных свойств сварных соединений и их эксплуатационной надежности. Показано, что наиболее значимыми структурно-фазовыми параметрами и факторами, обеспечивающими в эксплуатационных условиях необходимый комплекс свойств сварных соединений — прочность (sт), вязкость разрушения (К1С) и трещиностойкость (tвн), являются мелкозернистость зеренной и субзеренной структуры; диспергирование фазовых выделений при равномерном их распределении; отсутствие протяженных дислокационных скоплений — потенциальных концентраторов внутренних напряжений (зон зарождения и распространения трещин). Библиогр. 23, рис. 6.
Ключевые слова: лазерная сварка, дуговая сварка, гибридная лазерно-дуговая сварка, высокопрочная сталь, сварные соединения, структура, фазовый состав, механические свойства, вязкость разрушения, трещиностойкость
Поступила в редакцию 04.12.2017
Пописано в печать 30.01.2018
 
Список литературы
  1. Гордиенко Л. К. (ред.) (1965) Высокопрочная сталь: сб. статей. Москва, Металлургия.
  2. Гудремон Э. (1959) Специальные стали. Москва, Металлургиздат.
  3. Шоршоров М. Х., Белов В. В. (1972) Фазовые превращения и свойства стали при сварке. Москва, Наука.
  4. Madej K., Jachym R. (2017) Welding of High Strength Toughened Structural Steel S960QL. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2, 6–16.
  5. Różański M., Stano S., Grajcar A. (2016) Effect of Braze Welding Parameters on the Structure and Mechanical Properties of Joints Made of Steel CPW 800. Part 1: Arc Braze Welding. Ibid, 6, 6–12.
  6. Kah P., Salminen A., Martikainen J. (2010) Laser-arc hybrid welding processes (Review). The Paton Welding J., 6, 32–40.
  7. Kurc-Lisiecka A., Lisiecki A. (2017) Laser Welding of the New Grade of Advanced High-Strength Steel DOMEX 960. Materiali in tehnologije/Materials and technology, 51(7), 199–204.
  8. Liu F., Yu X., Huang C. et al. (2015) Microstructure and Mechanical Properties of AerMet 100 Ultra-high Strength Steel Joints by Laser Welding. of Wuhan Univ. of Technology – Mater. Sci. Ed., 30(4), 827–830.
  9. Keehan E., Zachrisson J., Karlsson L. (2010) Influence of cooling rate on microstructure and properties of high strength steel weld metal. Science and Technology of Welding and Joining, 15, 233–238.
  10. Svensson L.-E. (2007) Microstructure and Properties of High Strength Weld Metals. Materials Science Forum, 539-543, 3937–3942.
  11. Миходуй Л. И., Ющенко А. К., Позняков В. Д. и др. (1991) Свариваемость высокопрочной стали 12ГН3МФАЮДР-СШ.Автоматическая сварка, 11, 12–16.
  12. Маркашова Л. И., Позняков В. Д., Бердникова Е. Н. и др. (2016) Структура и свойства сварных соединений стали 14ХГН2МДАФБ при гибридной лазерно-дуговой сварке. Там же, 5/6, 114–123.
  13. Маркашова Л. И., Позняков В. Д., Бердникова Е. Н. и др. (2014) Влияние структурных факторов на механические свойства и трещиностойкость сварных соединений металлов, сплавов, композиционных материалов. Там же, 6/7, 25–31.
  14. Гольдштейн М. И., Литвинов В. С., Бронфин Б. М. (1986) Металлофизика высокопрочных сплавов. Москва, Металлургия.
  15. Конрад Г. (1973) Модель деформационного упрочнения для объяснения влияния величины зерна на напряжение течения металлов. Сверхмелкое зерно в металлах. Гордиенко Л. К. (ред.). Москва, Металлургия, сс. 206–219.
  16. Petch N. J. (1953) The cleavage strength of polycrystalline. Iron and Steel Inst., 173, 25–28.
  17. Orowan E. (1954) Dislocation in metals. New York, AIME.
  18. Ashby M. F. (1983) Mechanisms of deformation and fracture. Appl. Mech., 23, 117–177.
  19. Буша Ю., Карел В., Лонгауер С., Биллы И. (1977) О связи предела текучести сорбита со средним размером карбидов. Физика металлов и металловедение, 44, 3, 604–610.
  20. Романив О. Н. (1979) Вязкость разрушения конструкционных сталей. Москва, Металлургия.
  21. Stroh A. N. (1954) The formation of cracks as a recoil of plastie flow. of the Roy. Soc. A., 223, 1154, 404–415.
  22. Панин В. Е, Лихачев В. А., Гриняева Ю. В. (1985) Структурные уровни деформации твердых тел. Сибирское отделение, Наука.
  23. Conrad H. (1963) Effect of grain size on the lower yield and flow stress of iron and steel. Acta Metallurgica, 11, 75–77.


Читати реферат українською


Л. І. Маркашова, В. Д. Позняков, В. Д. Шелягін, О. М. Берднікова, А. В. Бернацький, Т. О. Алєкcеєнко
ІЕЗ ім. Є. О. Патона НАН України. 03150, м. Киев, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
Вплив структури металу зварних з’єднань високоміцних сталей, виконаних різними способами зварювання, на їх експлуатаційні властивості
 
На основі досліджень особливостей формування структурних параметрів в зварних з’єднаннях високоміцної сталі, виконаних різними способами зварювання плавленням (лазерного, дугового і гібридного лазерно-дугового) зроблено оцінки впливу структур і фазових складових, що формуються на зміну найбільш важливих механічних властивостей зварних з’єднань. Показана роль структурних факторів (легування, фазових складових, зеренної, субзеренної структури, розподілу і щільності дислокацій, фазових виділень, їх розмірів і характеру розподілу) в забезпеченні оптимальних властивостей зварних з’єднань і їх експлуатаційної надійності. Показано, що найбільш важливими структурно-фазовими параметрами і факторами, що забезпечують в експлуатаційних умовах необхідний комплекс властивостей зварних з’єднань — міцність (σт), в’язкость руйнування (К1С) та тріщиностійкість (τвн), є дрібнозернистість зеренної та субзеренної структури; диспергування фазових виділень при рівномірному їх розподілі; відсутність протяжних дислокаційних скупчень – потенційних концентраторів внутрішніх напружень (зон зародження і поширення тріщин). Бібліогр. 23, рис. 6.
 
Ключові слова: лазерне зварювання, дугове зварювання, гібридне лазерно-дугове зварювання, високоміцна сталь, зварні з’єднання, структура, фазовий склад, механічні властивості, в’язкість руйнування, тріщиностійкість

Read abstract and references in English

L.I. Markashova, V. D. Poznyakov, V. D. Shelyagin, E. N. Berdnikova, A. V. Bernatskii and T. A. Alekseenko
E.O. Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine. 11 Kazimir Malevich Str., 03150, Kyiv, Ukraine. E-mail:office@paton.kiev.ua

Effect of metal structure of high-strength steel welded joints produced using different methods of welding on their service properties
 
Evaluations of  effect of forming structures and phase constituents on change of the most significant mechanical properties of welded joints was carried out based on investigation of peculiarities of formation of structural parameters in welded joints of high-strength steel, produced by different methods of fusion welding (laser, arc and hybrid laser-arc). A role of structural factors (alloying, phase constituents, grain, subgrain structure, distribution and density of dislocations, phase precipitations, their size and nature of distribution) was shown in providing the optimum properties of the welded joints and their reliability of service. It is shown that the most significant structural-phase parameters and factors providing under operation conditions the necessary complex of properties of welded joints, namely strength (σy), fracture toughness (K1C) and crack resistance (τin), are fineness of grain and subgrain structure; dispersion of phase precipitations at their uniform distribution; absence of extended dislocation accumulations – potential stress concentrators of internal stresses (zone of nucleation and propagation of cracks). Ref. 23, Fig. 6.
 
Keywords: laser welding, arc welding, hybrid laser-arc welding, high-strength steel, welded joints, structure, phase composition, mechanical properties, fracture toughness,  crack resistance
References
  1. (1965) High-strength steel. In: Transact. Ed. by L.K. Gordienko. Moscow, Metallurgiya [in Russian].
  2. Houdremont, E. (1959) Special steels. Moscow, Metallurgizdat [in Russian].
  3. Shorshorov, M.Kh., Belov, V.V. (1972) Phase transformations and properties of steel in welding. Moscow, Nauka [in Russian].
  4. Madej, K., Jachym, R. (2017) Welding of high strength toughened structural steel S960QL. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2, 6-16.
  5. Rozanski, M., Stano, S., Grajcar, A. (2016) Effect of braze welding parameters on the structure and mechanical properties of joints made of steel CPW 800. Pt 1: Arc braze welding. Ibid., 6, 6-12.
  6. Cah, P., Salminen, A., Martikainen, J. (2010) Laser-arc hybrid welding processes (Review). The Paton Welding J., 6, 32-40.
  7. Kurc-Lisiecka, A., Lisiecki, A. (2017) Laser welding of the new grade of advanced high-strength steel DOMEX 960. Materials and Technology, 51(7), 199-204.
  8. Liu, F., Yu, X., Huang, C. et al. (2015) Microstructure and mechanical properties of AerMet 100 ultra-high strength steel joints by laser welding. of Wuhan Univ. of Technology – Mater. Sci. Ed., 30(4), 827-830.
  9. Keehan, E., Zachrisson, J., Karlsson, L. (2010) Influence of cooling rate on microstructure and properties of high strength steel weld metal. and Technol. of Welding and Joining, 15, 233-238.
  10. Svensson, L.-E. (2007) Microstructure and properties of high strength weld metals. Sci. Forum, 539-543, 3937-3942.
  11. Mikhoduj, L.I., Yushchenko, A.K., Poznyakov, V.D. et al. (1991) Weldability of high-strength steel 12GN3MFAYuDR-SSh. Svarka, 11, 12-16.
  12. Markashova, L.I., Poznyakov, V.D., Berdnikova, E.N. et al. (2016) Structure and service properties of hybrid laser-arc welded joints of 14KhGN2MDAFB steel. The Paton Welding J., 5-6,104-113.
  13. Markashova, L.I., Poznyakov, V.D., Berdnikova, E.N. et al. (2014) Effect of structural factors on mechanical properties and crack resistance of welded joints of metals, alloys and composite materials. Ibid., 6-7, 22-28.
  14. Goldshtejn, M.I., Litvinov, V.S., Bronfin, B.M. (1986) Metallophysics of high-strength alloys. Moscow, Metallurgiya [in Russian].
  15. Conrad, H. (1973) Model of strain strengthening for explanation of grain size effect on yielding of metal. Ultra-fine grain in metals. Ed. by L.K. Gordienko. Moscow, Metallurgiya, 206-219 [in Russian].
  16. Petch, N.J. (1953) The cleavage strength of polycrystalline. Iron and Steel Inst., 173, 25-28.
  17. Orowan, E. (1954) Dislocation in metals. New York, AIME.
  18. Ashby, M.F. (1983) Mechanisms of deformation and fracture. Appl. Mech., 23, 117-177.
  19. Busha, Yu., Karel, V., Longauer, C., Billy, I. (1977) About relation of yield strength of sorbite with medium size Fizika Metallov i Metallovedenie, 44(3), 604-610 [in Russian].
  20. Romaniv, O.N. (1979) Fracture toughness of structural steels. Moscow, Metallurgiya [in Russian].
  21. Stroh, A.N. (1954) The formation of cracks as a recoil of plastic flow. of the Roy. Soc. A., 223(1154), 404-415.
  22. Panin, V.E., Likhachev, V.A., Grinyaeva, Yu.V. (1985) Strucrural levels of deformation of solids. Siberian Depart., Nauka [in Russian].
  23. Conrad, H. (1963) Effect of grain size on the lower and flow stress of iron and steel. Acta Metallurgica, 11, 75-77.