Автоматичне зварювання, 2024, №05



2024 №05 (01)

DOI of Article 10.37434/as2024.05.02

2024 №05 (03)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 5, 2024, с. 11-24

Використання ефекту спадковості для керування структурою наплавленого металу при електродуговому наплавленні порошковими дротами (Огляд)

А.А. Бабінець

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: a_babinets@ukr.net

Розглянуто сучасні погляди на зв’язок структури та властивостей у сталях і сплавах. Показано, що перспективним методом впливу на структуру і властивості наплавленого металу є використання ефекту спадковості – передачі властивостей від вихідних шихтових матеріалів до готових виробів. Наведено докладну класифікацію видів спадковості згідно з її проявами у сталях і сплавах, які можна розділити на три основні взаємопов’язані групи: металургійні, структурні та технологічні. Показано, що з точки зору впливу вихідних матеріалів на структуру та властивості готових деталей, спадковість може бути як позитивною, так і негативною. Визначено та описано основні фактори, які впливають на ступінь прояву ефекту структурної спадковості в сталях і сплавах. До таких факторів належать: хімічний склад і ступінь легованості хімічними елементами; ступінь дефектності вихідної структури; розмір, форма та структура вихідних шихтових матеріалів; використання модифікуючих добавок або зовнішніх фізичних впливів. Описано основні проблеми та перспективи використання ефекту спадковості при електродуговому наплавленні. Визначено основні напрямки, які дозволять керувати структурою та властивостями наплавленого металу, впливаючи на ступінь прояву в ньому ефекту спадковості. Найперспективнішими є методи керування шляхом зміни вихідних параметрів наплавних матеріалів, а також регулювання тепловкладенням шляхом технологічних або фізичних впливів. Використання ефекту спадковості при різних способах наплавлення може забезпечити значний ефект за рахунок отримання оптимальної структури наплавленого металу та відсутності в ньому шкідливих домішок. Бібліогр. 38, табл. 1, рис. 7.
Ключові слова: дугове наплавлення, наплавлений метал, порошковий дріт, спадковість, структура, експлуатаційні властивості


Надійшла до редакції 27.05.2024
Отримано у переглянутому вигляді 30.07.2024
Прийнято 09.10.2024

Список літератури

1. Ryabtsev, I., Fomichov, S., Kuznetsov, V. et al. (2023) Surfacing and additive technologies in welded fabrication. Springer Nature Switzerland AG. ISBN 978-3-031-34390-2 (eBook). DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-34390-2
2. Рябцев И.А., Кусков Ю.М., Переплетчиков Е.Ф., Бабинец А.А. (2021) Наплавка. Управление проплавлением основного металла и формированием наплавленных слоев. Киев, Интерсервис.
3. Babinets, A.A., Ryabtsev, I.O. (2021) Influence of modification and microalloying on deposited metal structure and properties (Review). The Paton Welding J., 10, 3–10. DOI: https://doi.org/10.37434/tpwj2021.10.01
4. Ryabtsev, I.A. (2006) Structural heredity in the initial materials – metal melt – solid metal system (Review). The Paton Welding J., 11, 8–12.
5. Ryabtsev, I.A., Pereplyotchikov, E.F., Mits, I.V., Bartenev, I.A. (2007) Effect of initial structure and particle size composition of powder on structure of metal 10R6M5 deposited by the plasma-powder cladding method. The Paton Welding J., 10, 18–22.
6. Ryabtsev, I.A., Kondratiev, I.A., Gadzyra, N.F. et al. (2009) Effect of ultra-dispersed carbides contained in flux-cored wires on properties of heat-resistant deposited metal. The Paton Welding J., 6, 10–13.
7. Лучкин В.С., Тубольцев Л.Г., Падун Н.И. та ін. (2008) Структурные признаки наследственности жидких чугунов и сталей. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії, 18, 122–137.
8. Janerka, K., Jezierski, J., Bartocha, D., Szajnar, J. (2012) Heredity of the structure and properties of grey cast iron melted on a basis of steel scrap. Advanced Materials Research, 622– 623, 685–689. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific. net/amr.622-623.685
9. Куцова В.З., Ковзель М.А., Носко О.А. (2007) Фазові перетворення в спеціальних легованих сталях. Дніпропетровськ, НМетАУ.
10. Кондратюк С.Є., Примак І.Н., Щеглов В.М., Пляхтур О.О. (2009) Спадковість структури і прояви ліквації при переплавах сталі Р6М5. Металознавство та обробка металів, 3, 3–10.
11. Губенко А.Я. (1991) Влияние исходного структурного состояния расплава на свойства сплавов. Литейное производство, 4, 19–20.
12. Кондратюк С.Є., Стоянова О.М., Пляхтур О.О. (2012) Структурна спадковість сталей у зв’язку з нерівноважністю і структурною спадковістю шихтових матеріалів. Металознавство та обробка металів, 1, 3–9.
13. Бокштейн С.З., Бернштейн М.Л. (1971) Строение и свойства металлических сплавов. Москва, Металлургия.
14. Kondratyuk, S., Veis, V., Parkhomchuk, Z. (2019) Structure formation and properties of overheated steel depending on thermokinetic parameters of crystallization. J. of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 97(2), 49–56. DOI: https://doi.org/10.5604/01.3001.0013.8537
15. D’yachenko, S.S. (2000) Heredity in phase transformations: Mechanism of the phenomenon and effect on the properties. Metal Science and Heat Treatment, 42(4), 122–127. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02471324
16. Meshkov, Yu.Ya., Pereloma, E.V. (2012) The effect of heating rate on reverse transformations in steels and Fe-Ni-based alloys. Phase Transformations in Steels, 1, 581–618. DOI: https://doi.org/10.1533/9780857096104.4.581
17. Тимофеев Г.В. (2012) Структурная наследственность в прокате больших сечений из непрерывнолитых заготовок. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії, 25, 192–198.
18. Romaniv, O.N., Tkach, A.N., Vol’demarov, A.V. (1980) Method of complex improvement of the mechanical properties of low-tempered structural steels. Materials Science, 15, 373–378. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00720461
19. Garasym, J. A., Bondarevskaya, N. A., Teliovich, R. V. et al. (2021) Influence of high-speed heat-setting on armor resistance of high-strength sheet metal of protective purpose. Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 43(9), 1235–1246.) DOI: https:// doi.org/10.15407/mfint.43.09.1235 [in Ukrainian]
20. Delin, H., Zhang, F., Dingqiang, L., Yan, C. (1994) Re-investigation of austenite grain boundary inheritance in alloy steel. Heat Treatment of Metals, 1, 27–32, 50.
21. Ding, F., Guo, Q., Hu, B., Luo, H. (2022) Influence of softening annealing on microstructural heredity and mechanical properties of medium-Mn steel. Microstructures, 2(2), 2022009. DOI: https://doi.org/10.20517/microstructures.2022.01
22. Yang, D.P., Du, P.J., Wu, D., Yi, H.L. (2021) The microstructure evolution and tensile properties of medium-Mn steel heat-treated by a two-step annealing process. J. of Materials Science and Technology, 75, 205–215. DOI: https://doi. org/10.1016/j.jmst.2020.10.032
23. Dang, S.-E., He, Y., Liu, Y., Su, Z.-N. (2014) Structural heredity of 30Cr2Ni4MoV steel. Transactions of Materials and Heat Treatment, S2, 61–65.
24. Волков Г.В. (2011) Структурная наследственность в сплавах после электрогидроимпульсной обработки в жидком состоянии. Наукові нотатки, 31, 56–62.
25. Третьякова Е.Е., Ровбо М.В., Хакимов О.П., Чуркин В.С. (1991) Влияние исходной структуры чугунов на поверхностное натяжение их расплавов. Литейное производство, 4, 11–12.
26. Мовчан Б.А. (1970) Границы кристаллитов в литых металлах и сплавах. Киев, Техника.
27. Kondratyuk, S., Veis, V., Parkhomchuk, Z. (2020) The effect of thermal treatment of the melt before crystallization on the structure and properties of castings. Archives of Materials Science and Engineering, 104(1), 23–29. DOI: https://doi. org/10.5604/01.3001.0014.3866
28. Кондратюк С.Е., Стоянова Е.Н., Щеглов В.М. и др. (2013) Наследственное модифицирование сталей дисперсноструктурированными компонентами шихты. Процеси лиття, 2, 19–23.
29. Heath, G. (2006) Nanotechnology and Welding – Actual and possible future applications. Proceedings of the Castolin-Eutectic Seminar, 25 Oct 2006. Brussels, Belgium, pp. 25–35. 30. Klimpel, A., Kik, T. (2008) Erosion and abrasion wear resistance of GMA wire surfaced nanostructural deposits. Archives of Materials Science and Engineering, 2, 121–124.
31. Кондратьев И.А. (2015) Порошковая проволока, заполненная гранулированным сплавом. Наплавка. Технологии, материалы, оборудование. Киев, ИЭС им. Е.О. Патона, сс. 53–54.
32. Hu, Y., Chen, W., Han, H., Bai, R. (2016) Effect of cooling rate after finish rolling on heredity in microstructure and mechanical properties of 60Si2MnA spring steel. Metallurgical Research & Technology, 113(5), 508. DOI: https://doi. org/10.1051/metal/2016024
33. Peng, K., Yang, C., Lin, S., Fan, C. (2017) Effect of arc distance on HAZ thermal cycles and microstructural evolution 10CrNi3MoV steel. The Int. J. of Advanced Manufacturing Technology, 90, 3387–3395. DOI: https://doi.org/10.1007/ s00170-016-9639-4
34. Arora, K.S., Pandu, S.R., Shajan, N. et al. (2018) Microstructure and impact toughness of reheated coarse grain heat affected zones of API X65 and API X80 linepipe steels. Int. J. of Pressure Vessels and Piping, 163, 36–44. DOI: https://doi. org/10.1016/j.ijpvp.2018.04.004
35. Lu, H., Xing, S., Chen, Z. et al. (2014) Microstructure and properties of GMAW multipass welding of Q-T high strength steel Q690D. Heat Treatment of Metals, 39(10), 120–124. DOI: https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2014.10.031
36. Lu, X., Cen, Y., Wang, H., Wu, M. (2013) Structure and mechanical properties on DH40 ship building steel joints by multi-layer and multi-pass welding technology. Transactions of the China Welding Institution, 34(2), 79–83.
37. Kyrian, V.I., Kajdalov, A.A., Novikova, D.P. et al. (2007) Improvement of welded joint structure under the impact of wideband ultrasonic vibrations during welding. The Paton Welding J., 2, 38–40.
38. Pokhmurskaya, G.V., Student, M.M., Vojtovich, A.A. et al. (2016) Influence of high-frequency mechanical vibrations of the item on structure and wear resistance of Kh10R4G2S deposited metal. The Paton Welding J., 10, 20–25. DOI: https:// doi.org/10.15407/tpwj2016.10.04

---

Реклама в цьому номері:

---