Автоматичне зварювання, 2015, №02



2015 №02 (01)

2015 №02 (03)

---

Автоматическая сварка, № 2, 2015, с. 8-15
 

Влияние термического цикла сварки на структурно-фазовые превращения и свойства металла ЗТВ среднеуглеродистой легированной стали типа 30Х2Н2МФ

В.Д. Позняков, В.А. Костин, А.А. Гайворонский, И.А. Моссоковская, В.В. Жуков, А.В. Клапатюк

ИЭС им. Е.О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. Е-mail: office@paton.kiev.ua
 
Реферат
При изготовлении сварных металлоконструкций корпусов машин специального назначения широко используются термоупрочненные среднеуглеродистые и углеродистые легированные стали со средней, повышенной и высокой твердостью. С учетом требований обеспечения равнопрочности сварного соединения соответствующими значениями предела текучести должен обладать и металл зоны термического влияния. Однако в отличие от стали, которая приобретает необходимый комплекс механических свойств в результате исходной термической обработки (закалка + отпуск), механические свойства металла зоны термического влияния обеспечиваются путем формирования определенного комплекса микроструктур, формирующихся в процессе его охлаждения (режимов сварки). Формирование в металле зоны термического влияния сварных соединений данных сталей преимущественно мартенситных структур и насыщение этой области диффузионным водородом приводит к повышению их склонности к образованию холодных трещин. В связи с этим в настоящей работе представлены результаты исследований, цель которых заключалась в изучении влияния термических циклов сварки на характер структурных превращений, твердость, статическую прочность и сопротивляемость образованию холодных трещин металла ЗТВ высокопрочной среднеуглеродистой легированной стали типа 30Х2Н2МФ с содержанием углерода 0,31 и 0,36 %. Для этого с использованием современных методов физического материаловедения путем моделирования фазовых превращений на установке «Gleeble 3800» была изучена структура и кинетика превращения переохлажденного аустенита. Установлено, что в диапазоне скоростей охлаждения w_6/5 = 2,5…30,0 °С/с распад аустенита в образцах металла зоны термического влияния стали типа 30Х2Н2МФ, не зависимо от содержания в ней углерода, происходит преимущественно в области мартенситного превращения. Показано, что твердость и статическая прочность металла зоны термического влияния сварных соединений стали с содержанием углерода 0,36 % обеспечиваются во всем рассмотренном интервале скоростей охлаждения. Подобные свойства металла зоны термического влияния сварных соединений стали с содержанием углерода 0,31 % могут быть достигнуты при условии, когда они охлаждаются в температурном интервале 600…500 ^оС со скоростью не менее 10 °С/с. Результаты исследований могут быть использованы для оптимизации режимов сварки специальной техники и дальнейшего совершенствования режимов термической обработки стали. Библиогр. 15, рис. 7, табл. 4.
 
Ключевые слова: высокопрочные легированные стали, зона термического влияния, термические циклы сварки, термокинетические диаграммы распада аустенита, структура металла, твердость металла
 
Поступила в редакцию 17.12.2014
Подписано в печать 28.01.2015
 
1. Totten G.E. Steel heat treatment: Metallurgy and technologies. Front сover. – CRC Press, 2006. – 848 p. – (Technology & Engineering).
2. Каширский Ю.В., Колосков М.М. Информационный банк по машиностроительным материалам и режимам обработки // Тяж. машиностроение. – 2000. – № 4. – С. 12–19.
3. Гольдштейн М.И., Грачев С.В., Векслер Ю.Г. Специальные стали: Учебник для вузов. – М.: Металлургия, 1985. – 408 с.
4. Большаков В.И., Долженков И.Е., Долженков В.И. Технология термической и комбинированной обработки металлопродукции: Учебник для вузов. – Днепропетровск: Gaudeamus, 2002. – 390 с.
5. Влияние энерговложения на пластические свойства соединений стали Х70 при контактной стыковой сварке оплавлением / С.И. Кучук-Яценко, Г.М. Григоренко, Д.П. Новикова и др. // Автомат. сварка. – 2007. – № 6. – С. 5–10.
6. Влияние термического цикла ЭШН ЖМ на структуру модельного многослойного слитка / Л.Б. Медовар, В.Я. Саенко, А.А. Полишко и др. // Зб. наук. праць Микол. ун-ту суднобудування. – 2010. – № 1. – С. 75–83.
7. Seo J.S., Kim H.J., Ryoo H.S. Microstructure parameter controlling weld metal cold cracking // J. of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. – 2008. – 27, Issue 2. – P. 199–202.
8. Стеренбоген Ю.А. Некоторые факторы, определяющие стойкость металла ЗТВ мартенситных сталей против образования холодных трещин // Автомат. сварка. – 1986. – № 6. – С. 5–8.
9. Скульский В.Ю. Особенности кинетики замедленного разрушения сварных соединений закаливающихся сталей // Там же. – 2009. – № 7. – С. 14–20.
10. Гайворонский А.А., Саржевский В.А., Гордонный В.Г. Свариваемость среднеуглеродистой легированной стали 38Х2МЮА // Там же. – 1997. – № 4. – С. 20–24, 33.
11. Hydrogen embrittlement property of a 1700 MPa class ultrahigh strength tempered martensitic steel / S. Li, E. Akiyama, K. Yuuji et al. // Sci. and Technol. Adv. Materials. – 2010. – № 11. – P. 1–6.
12. Wongpanya P., Boellinghaus Th., Lothongkum G. Heat treatment procedures for hydrogen assisted cold cracking avoidance in S 1100 QL steel root welds //Welding in the World. – 2008. – 52. – P. 671–678.
13. Григоренко Г.М., Костин В.А., Орловский В.Ю. Современные возможности моделирования превращения аустенита в сварных швах низколегированных сталей // Автомат. сварка. – 2008. – № 3. – С. 31–34.
14. Черепин В.Т. Экспериментальная техника в физическом металловедении. – Киев: Техніка, 1968. – 280 с.
15. Макаров Э.Л. Холодные трещины при сварке легированных сталей. – М.: Машиностроение, 1981. – 247 с.