Источник: Вісник науковця – 2009: Збірник матеріалів всеукраїнської науково-практичної конференції. – Миколаїв: НУК, 2009. – С. 224-227.
Ключевые слова: сварные соединения, структура, твердость
Вопросу влияния легирования на поведение сталей при сварке и качество сварного шва посвящен ряд исследований [1]. Получаемая структура и свойства сварных соединений зависят от диффузионного перемещения легирующих элементов, которое может определять степень неоднородности сварных соединений и протекание фазово-структурных превращений. Следует учесть, что для сварных соединений важны пограничные диффузионные процессы, которые идут там активнее, чем по телу зерна; в свою очередь это связано с большей плотностью несовершенств кристаллического строения по границам зерен. В результате этого сосредоточение по границам зерен различного рода примесей определяет возможность значительного изменения свойств металла сварных зон, их поведение при различных видах обработки, что в большей степени определяется скоростью диффузии легирующего элемента в зависимости от характера и степени легирования стали.
Целью настоящей работы являлось установление влияния низкого легирования на качество сварных соединений из низкоуглеродистой стали.
Для исследования изготовили образцы размером 10х10х80 мм из различных по химическому составу марок сталей: из стали 20, % масс: (0,2 C, 0,45 Mn, 0,29 Si, 0,01 P, 0,07 S, 0,08 Cr, 0,11 Ni, 0,25 Cu, 0,022 As ), 20Х (0,2 C, 0,58 Mn, 0,22 Si, 0,013 P, 0,005 S, 0,74Cr, 0,1 Ni, 0,19 Cu) и 18ХГТ ( 0,23 C, 0,87 Mn, 0,26 Si, 0,07 Ti, 0,013 P, 0,005 S 1,06 Cr, 0,11 Ni, 0,22Cu). Образцы из сталей 20Х и 18ХГТ сваривали электродом типа СВ08Г2С (% масс.: 0, 076 С; 1,96 Mn; 0,88 Si; 0,014 S; 0,024 P; 0,044 Cr; 0,017 Ni; 0, 022 Cu; 0,005 Al;0,005 As; 0,007 N), а образцы из стали 20 электродом типа УОНИ-13/45 (% масс. : 0, 11 С; 0,45-0,8 Mn; 0,2-0,3 Si; 0,03 S; 0,035 P). Измерение твердости показало, что ее распределение по сечению сварных соединений неравномерно (рис.1), что обусловлено неоднородностью формируемых структур (рис. 2).
Рис. 1. Распределение твердости вдоль сварных соединений
Рис. 2. Микроструктура сварного шва и околошовной зоны сталей 20 (1), 20Х (2), 18ХГТ (3), расстояние от центра шва, мм: а) 3; б) 9; в) 12; г) 15; х400. Номер зерна по ГОСТ 5639 - 82
Из данных видно, что с увеличением степени легирования стали структура в сварном соединении становится более равномерной, зерно в зонах термического влияния несколько измельчается, что также проявляется в увеличении твердости, а значит благоприятном влиянии на дальнейшее упрочнение сварных соединений. Структура сварного соединения из стали 18ХГТ является наиболее мелкозернистой, что особенно проявляется в околошовной зоне и объясняется большим легированием и содержанием в своем составе титана, который сдерживает рост зерна при высоких температурах. Введение дополнительно легирующих элементов оказывает влияние и на свойства сварных соединений, что видно по увеличению твердости вдоль сварного соединения с увеличением легирования.
Таким образом, легирование низкоуглеродистых сталей благоприятно влияет на структуру сварных соединений, особенно при введении в состав стали стабилизирующих легирующих элементов, которые сдерживают рост зерна при нагреве, однако неравномерность распределения свойств по сечению сварного шва остается. Для улучшения качества сварных соединений из низкоуглеродистых сталей необходимо проводить упрочняющую обработку, например термомеханическую обработку [2,3].