Наукові та технологічні основи використання рідкісноземельних металів у зварювальних матеріалах для підвищення службових характеристик конструкцій - Автореферат

Не до кінця установлено, які з РЗМ є найбільш ефективними для використання при зварюванні. У звязку з цим проведення комплексних досліджень, спрямованих на максимальне узагальнення уявлень про вплив РЗМ на властивості металу шва, створює теоретичне підґрунтя для більш широкого використання РЗМ у зварювальному виробництві, що є актуальною проблемою і має важливе наукове і практичне значення. Патона, п/с В-2652 "Розробка і дослідження електродів з покращеними характеристиками для зварювання нових спецсталей" (тема ТТ 7-615-75); Ясиновським коксохімзаводом МЧМ - "Розробити і впровадити корозостійкі матеріали (електроди), леговані РЗМ, для зварювання і ремонту апаратури коксохімічного виробництва" (д/р № 01870030340); "Розробити і впровадити порошковий дріт на основі лігатур РЗМ і технологію захисту від зносу коксохімічного обладнання шляхом механізованого наплавлення" (д/р № 01870031041); Єнакієвським коксохімзаводом - "Розробка технології виготовлення вузлів дробарок і пресів з використанням матеріалів, легованих РЗМ, для підвищення їх зносостійкості" (д/р № 01811331007); ВАТ "Турбоатом" - "Розробити і впровадити технологію зварювання товстостінних конструкцій з низьколегованих сталей з використанням високотехнологічних зварювальних матеріалів" (д/р № 01890021903). Вперше здійснені системні комплексні дослідження впливу рідкісноземельних металів на структурні зміни зварних швів на сталі, починаючи з первинної кристалізації і закінчуючи перетвореннями в твердому стані і встановлений звязок між кількістю введених в метал РЗМ, структурою та механічними і службовими властивостями. Вперше систематизовані результати експериментальних досліджень відносно визначення коефіцієнтів засвоєння РЗМ металом зварного шва при введені їх у присадкові матеріали (електродні покриття, флюси, суцільні і порошкові дроти), що дозволяє прогнозувати його структуру і властивості.Виконаний аналіз показав, що більшість вчених пояснюють підвищення властивостей під впливом РЗМ трьома механізмами: модифікуванням, яке викликає подрібнення первинної структури; рафінуванням - очищенням від шкідливих домішок (S, P, O, H тощо); легуванням - зміцненням твердого розчину. Щодо металу зварних швів, його формування, на відміну від литва, відрізняється низкою специфічних умов (температурний режим, швидкість кристалізації тощо), що значно ускладнює їх вивчення і не дозволяє в повній мірі використовувати напрацювання вчених-металургів в царині впливу РЗМ на структуроутворення. Залишається недостатньо вивченим питання впливу РЗМ на кристалізаційні процеси, дифузійну поведінку хімічних елементів під впливом РЗМ, не систематизовані дані стосовно засвоєння РЗМ металом зварного шва, взаємодії РЗМ з вуглецем, сіркою, воднем при формуванні структури. Проаналізовано переваги і недоліки РЗМ при введені їх у метал при зварюванні. Вплив Y на дифузійну поведінку вуглецю вивчали на зварних зєднаннях зі сталі 20, метал для зварювання виплавляли із введенням в нього ізотопу 14С.На основі отриманих результатів системних комплексних досліджень, спираючись на фундаментальні положення вітчизняних і зарубіжних вчених-металознавців, запропоновано механізми і визначені чинники впливу РЗМ на властивості металу зварних швів сталей, простежено весь ланцюг перетворень при формуванні їх структури, установлена ефективність використання одного із РЗМ - ітрія при розробці нових присадкових матеріалів з підвищеними механічними і спеціальними властивостями. Оптимальний вміст Y у сталі (0,084 %) підвищує силу звязків у кристалітній ґратці фериту, підвищує ступінь закріплення дислокацій, стабілізує структуру, що забезпечило зростання KCU 20 - на 70 %; KCU-60 - в два рази; ?B - на 20 %; ? - на 80 %; ? - у 2,5 рази. Встановлені закономірності впливу Y на структуру і механічні характеристики металу моделі явились основою і були використані у дослідженнях структурних перетворень і властивостей металу зварних швів при введенні РЗМ. Прямими експериментами, використовуючи ізотопи 90Y, 14С, 35S установлено, що: ітрій являється карбідоутворювачем, гальмує дифузійну активність вуглецю; домішок Y усуває шаруватий розподіл сірки у зварних швах, забезпечує перерозподіл її з меж зерен і кристалітів переважно у тіло кристаліта, знижує мікрохімічну неоднорідність. Вміст ітрію 0,0017-0,0032 % (0,1-0,5 Y в покритті електрода) зменшує у 2-3 рази інтенсивність розчинення металу шва у середовищі Н 2SO4, зменшує схильність металу зварних швів цих сталей до МКК.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ