Вибір раціональної системи комплексного легування металу шва, вплив термічного циклу зварювання на структуру і властивості зварних з"єднань. Розробка фізико-металургійних умов і технологічних рішень для дугового зварювання кремнієво-марганцевих сталей.
Аннотация к работе
Обидва названі фактори (ускладнена зварюваність основного металу і відсутність належного електродного матеріалу) визначили наукову задачу пошуку фізико-металургійних і технологічних рішень по забезпеченню працездатності зварних зєднань у конструкціях з термічно зміцнених низьколегованих кремнієвомарганцевих сталей при температурах експлуатації до-70С в умовах статичного і ударного навантаження. На основі досліджень з вибору раціональної системи комплексного легування металу шва і впливу термічного циклу зварювання на структуру і властивості ЗТВ розробити комплекс фізико-металургійних і технологічних рішень для механізованого дугового зварювання термічно зміцнених кремнієвомарганцевих сталей із границею текучості 450…520 МПА, що забезпечують рівень службових властивостей зварних зєднань, необхідний для експлуатації при температурах до - 70С. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі завдання: - дослідити закономірності впливу основних легуючих елементів і їх сполучень на структуру і властивості металу шва, стійкість горіння дуги і характеристики переносу електродного металу; вибрати раціональну систему комплексного легування металу шва і створити відповідні їй композиції електродних дротів для зварювання в захисних газах і під флюсом термічно зміцнених холодостійких кремнієвомарганцевих сталей; визначити оптимальні умови дугового зварювання термічно зміцнених холодостійких низьколегованих сталей з метою формування заданої структури і властивостей металу шва і ЗТВ; оцінити вплив термічного циклу зварювання на холодостійкість зварних зєднань; На основі результатів досліджень комплексного впливу Si, Mn, Cr, Ni, Mo і Ti на механічні властивості і ударну вязкість металу шва та з урахуванням отриманих в роботі нових даних про термодинамічну активність цих елементів у зварювальній ванні, їх впливу на стійкість горіння дуги, характер плавлення і перенесення електродного металу, встановлено оптимальні склади електродних дротів для зварювання в захисних газах (СО2; Ar СО2) і під флюсом.Вивчено вплив термічного циклу зварювання на холодостійкість зварних зєднань. Визначено оптимальні швидкості охолодження металу ЗТВ і встановлені діапазони допустимих тепловкладень, які забезпечують високі експлуатаційні характеристики зварних зєднань в умовах низьких температур.Службові властивості зварних зєднань термічно зміцнених холодостійких низьколегованих сталей у значній мірі визначаються хімічним складом металу шва, що за інших рівних умов залежить від складів електродного дроту і основного металу. Тому для розробки раціональної системи комплексного легування металу шва використані інтерполяційні розрахункові моделі, що встановлюють залежності механічних властивостей металу шва від концентрації в ньому різних легуючих елементів. Аналіз показав, що необхідний комплекс показників міцності, пластичності та холодостійкості металу шва при зварюванні термічно зміцнених кремнієвомарганцевих сталей може бути забезпечений тільки в результаті комплексного його легування марганцем (0,90…1,1%); хромом (0,5…0,6%); нікелем (0,6…0,7%) і молібденом (0,25…0,35%) при обмеженні граничного вмісту вуглецю до 0,08% і кремнію до 0,45%. Найбільш висока ударна вязкість металу шва термічно зміцненої сталі 09Г2С (AHKCV-70С 45 Дж/см2 ) має місце при зварюванні в суміші Ar 25%СО2 дротом Св-08ХГ2СНМТ. При зварюванні під флюсом найкращі характеристики міцності (0,2480МПА) і висока холодостійкість металу шва (AHKCU-70С=38…62 Дж/см2) досягаються у випадку використання дроту Св-08ХГНМТ і флюсу марки АН-67.На основі обробки експериментальних даних методом багатомірного регресійного аналізу показано, що ступінь впливу окремого елементу значною мірою залежить від вмісту інших елементів і в більшості випадків зменшується з підвищенням його концентрації. При тому самому невеликому вмісті будь-якого елемента його активність підвищується на 1-2 порядки за рахунок введення інших елементів (наприклад, активність Si при доданні Mn, Cr, Ni, Mo, Ti чи активність Mo при введенні хрому). Встановлено області оптимальних швидкостей охолодження в діапазоні температур найменшої стійкості аустеніту 5,5ЄС/CW6/535 С/с і погонних енергій механізованого зварювання в залежності від товщини металу, що зварюється, у межах 10…36 КДЖ/см з погляду забезпечення необхідного рівня ударної вязкості за Шарпі при низьких температурах аж до-70С. Встановлено, що показники механічних властивостей і холодостійкості металу ЗТВ зварних зєднань низьколегованих термічно зміцнених сталей (0,2 = 450…520 МПА) у більшій мірі залежать від параметрів термічного циклу зварювання, ніж відповідні службові характеристики конструкційних сталей аналогічного хімічного складу без термічного зміцнення. Шляхом металографічних досліджень зварних зєднань таких сталей і за допомогою імітації термічних циклів зварювання в поєднанні з оцінкою ударної вязкості зразків при гострому надрізі встановлено, що головною причиною знеміцнення на 25…35% та зниження холодостійкості основного металу в ЗТВ є формуванн