Дослідження впливу підвищеного вмісту вуглецю в електродах на структуру і властивості зварного шва при зварюванні сталі 110Г13
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.237358Ключові слова:
зварні з’єднання, сталь Гадфільда, гарячі тріщини, електрод з покриттям, метал шва, зона термічного впливу, електродний стриженьАнотація
Об'єктом дослідження є вплив вуглецьутворюючого компоненту вкритих електродів для зварювання та наплавлення сталі Гадфільда (110Г13Л та аналоги) на структуру та властивості зварного шва.
Одним з найбільш проблемних місць при зварюванні та наплавленні високо вуглецевої сталі є висока нерівномірність швидкостей плавлення стрижню та покриття. Через це не оплавлена частина покриття буквально зсипається у зварювальну ванну, що приводить до суттєвої хімічної та структурної неоднорідності наплавленого металу.Основна гіпотеза дослідження полягає в припущенні, що підвищити гомогенність наплавленого металу можливо за рахунок зміни умов переходу вуглецю з електрода в зварювальну ванну шляхом застосування стрижня електрода з вуглецевої сталі
В ході дослідження використовувалися стрижні електродів з різним вмістом вуглецю. Зі збільшенням вмісту вуглецю в складі електродного стрижня, збільшилася рідкотекучість крапель, що сприяло зниженню сили зварювального струму без шкоди для зварювально-технологічних характеристик. Це дозволяє зменшити виділення тепла в основний метал, що є дієвим заходом для уникнення гарячих тріщин в металі шва і зони термічного впливу.
Проведені дослідження складу крапель електродного металу та матеріалу зварного шва показали, що зі збільшенням вмісту вуглецю в електродному стрижні з 0,08 % до 0,8 % вміст вуглецю в краплі підвищується з 0,3 % до 0,97 %. Вміст вуглецю у наплавленому металі складає 1,1 %. Засвоєння марганцю краплею, зростає зі збільшенням часу взаємодії покриття і краплі. Отримано суттєве підвищення швидкості плавлення покриття. Це пов'язано з тим, що супутнє зменшення вмісту графіту в покритті сприяє зменшенню тугоплавкості електродного покриття.
Завдяки використанню вуглецевих сталей для виготовлення стрижнів електродів для зварювання та наплавлення сталі Гадфільда покращуються властивості наплавленого металу та санітарно-гігієнічні показники.
Посилання
- Frumin, I. I. (1961). Avtomaticheskaya elektrodugovaya naplavka. Kharkiv: Metallurgizdat, 421.
- Kim, H. J., Kang, B. Y. (2000). Мicrostructural Characteristics of Steel Weld Metal. Journal of KWS, 18 (5), 565–572.
- Ershov, G. S., Poznyak, L. A. (1998). Strukturoobrazovanie i formirovanie svoystv staley i splavov. Kyiv: Naukova dumka, 381.
- Kondratyuk, S. E., Kasatkin, O. G. (1987). Razrushenie litoy margantsovistoy stali. Kyiv: Naukova dumka, 148.
- Han, K., Yoo, J., Lee, B., Han, I., Lee, C. (2016). Hot ductility and hot cracking susceptibility of Ti-modified austenitic high Mn steel weld HAZ. Materials Chemistry and Physics, 184, 118–129. doi: http://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2016.09.032
- Kuchuk-Yatsenko, S. I., Shvets, Yu. V., Dumchev, E. A. et. al. (2005). Kontaktnaya stykovaya svarka zheleznodorozhnykh krestovin s relsovymi okonchaniyami cherez promezhutochnuyu vstavku. Avtomaticheskaya svarka, 1, 6–9.
- Jorge, J. C. F., Souza, L. F. G. d., Mendes, M. C., Bott, I. S., Araújo, L. S., Santos, V. R. do. et. al. (2021). Microstructure characterization and its relationship with impact toughness of C–Mn and high strength low alloy steel weld metals – a review. Journal of Materials Research and Technology, 10, 471–501. doi: http://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.12.006
- Yang, J., Dong, H., Xia, Y., Li, P., Hao, X., Wang, Y. et. al. (2021). Carbide precipitates and mechanical properties of medium Mn steel joint with metal inert gas welding. Journal of Materials Science & Technology, 75, 48–58. doi: http://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.10.029
- Yoo, J., Han, K., Park, Y., Lee, C. (2014). Effect of silicon on the solidification cracking behavior and metastable carbide formation in austenitic high Mn steel welds. Materials Chemistry and Physics, 148 (3), 499–502. doi: http://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2014.08.053
- Wang, H. H., Meng, L., Luo, Q., Sun, C., Li, G. Q., Wan, X. L. (2020). Superior cryogenic toughness of high-Mn austenitic steel by welding thermal cycles: The role of grain boundary evolution. Materials Science and Engineering: A, 788, 139573. doi: http://doi.org/10.1016/j.msea.2020.139573
- Park, G., Jeong, S., Kang, H., Lee, C. (2018). Improvement of circumferential ductility by reducing discontinuities in a high-Mn TWIP steel weldment. Materials Characterization, 139, 293–302. doi: http://doi.org/10.1016/j.matchar.2018.03.009
- Jeong, S., Lee, Y., Park, G., Kim, B., Moon, J., Park, S.-J., Lee, C. (2021). Phase transformation and the mechanical characteristics of heat-affected zones in austenitic Fe–Mn–Al–Cr–C lightweight steel during post-weld heat treatment. Materials Characterization, 177, 111150. doi: http://doi.org/10.1016/j.matchar.2021.111150
- Das, S. R., Shyamal, S., Sahu, T., Kömi, J. I., Chakraborti, P. C., Porter, D. A. et. al. (2021). On the mechanism of cross-slip induced dislocation substructure formation in an high-Mn steel. Materialia, 15, 101042. doi: http://doi.org/10.1016/j.mtla.2021.101042
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Volodymyr Pashynskyi, Igor Boyko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
