Термические циклы и особенности распада аустенита при лазерно-гибридной сварке сталей класса прочности К52 и К60

Автор: Романцов Александр Игоревич, Федоров Михаил Александрович, Иванов Михаил Александрович, Лодков Дмитрий Геннадьевич

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy

Рубрика: Сварка, родственные процессы и технологии

Статья в выпуске: 2 т.18, 2018 года.

Бесплатный доступ

Лазерно-гибридная сварка (далее ЛГС) является передовой высокопроизводительной технологией получения неразъемного соединения. На качество сварного соединения ЛГС влияют фазовые превращения, термический цикл сварки и микроструктура сварного шва и зоны термического влияния. В статье экспериментально определены термические циклы и отображены результаты кинетики распада аустенита при применении технологии лазерно-гибридной сварки в сочетании с многодуговой автоматической сваркой под флюсом. Определены скорости охлаждения, влияющие на изменение свойств зоны термического влияния сварных соединений из стали трубного сортамента класса прочности К52 и К60. В первой части статьи представлены объекты исследования, химический состав и технологии, при которых были получены сварные соединения. Вторая часть статьи раскрывает методику исследования, в которой отображены образцы и описаны действия с инструментом и приборами, с помощью которых были зафиксированы параметры термических циклов и скорости охлаждения. В третьей части показаны особенности формирования структурно-фазового состава сварных соединений с помощью таблиц, диаграмм и микроструктур зон термического влияния при разных скоростях охлаждения. Установлено, что в результате лазерно-гибридной сварки в ЗТВ распад аустенита в исследованных сталях протекает в основном в мартенситной области. А твердость металла шва и зоны термического влияния исследованных сталей составляет порядка 350-360 HV, что повышает вероятность образования закалочных структур в сварных швах и может привести к образованию трещин. Выявлено, что нормативное значение твердости может быть обеспечено, если скорость охлаждения металла при лазерно-гибридной сварке не превысит 20 °С/с.

Еще

Лазерно-гибридная сварка, термокинетические диаграммы, распад аустенита, сталь, к52, к60

Короткий адрес: https://sciup.org/147157140

IDR: 147157140 | DOI: 10.14529/met180211

Список литературы Термические циклы и особенности распада аустенита при лазерно-гибридной сварке сталей класса прочности К52 и К60

Xia J., Jin H. Numerical Modeling of Coupling Thermal-Metallurgical Transformation Phenomena of Structural Steel in the Welding Process//Advances in Engineering Software, 2017 DOI: 10.1016/j.advengsoft.2017.08.011
Ефименко Л.А., Рамусь А.А., Меркулова А.О. Особенности распада аустенита в зоне термического влияния при сварке высокопрочных сталей//Физика металлов и металловедение. 2015. Т. 116, № 5. С. 520-529 DOI: 10.7868/S001532301505006X
Seyffarth P., Krivtsun I.V. Laser-Arc Processes and Their Applications in Welding and Material Treatment, 2002, Taylor & Francis, USA.
Bagger C., Olsen F.O. Review of Laser Hybrid Welding//J. Laser Appl., 2005, vol. 17, pp. 2-14 DOI: 10.2351/1.1848532
Pilarczyk J., Banasik M., Dworak J., Stano S. Hybrid Welding Using Laser Beam and Electric//Arc. Przegląd Spawalnictwa, 2007, vol. 10, pp. 44-48.
Dilthey U., Wieschemann A. Prospects by Combining and Coupling Laser Beam and Arc Welding Processes. Weld. World, 2000, vol. 44, pp. 37-46.
Chen Y.B., Lei Z.L., Li L.Q., Wu L. Experimental Study on Welding Characteristics of CO2 Laser TIG Hybrid Welding Process//Sci. Technol. Weld. Joining, 2006, vol. 11, pp. 403-411 DOI: 10.1179/174329306X129535
Adak M., Mandal N.R. Numerical and Experimental Study of Mitigation of Welding Distortion//Appl. Math. Model., 2010, vol. 34, pp. 146-158 DOI: 10.1016/j.apm.2009.03.035
Hee Seon Bang, Han Sur Bang, You Chul Kim, Sung Min Joo. Analysis of Residual Stress on AH32 Butt Joint by Hybrid CO2 Laser-GMA Welding//Comp. Mat. Sci., 2010, vol. 49, pp. 217-221 DOI: 10.1016/j.commatsci.2010.04.029
Rai R., Kelly S.M., Martukanitz R.P., Debroy T.A. A Convective Heat-Transfer Model for Partial and Full Penetration Keyhole Mode Laser Welding of a Structural Steel//Metall. Mater. Trans. A., 2008, vol. 39A, pp. 98-112 DOI: 10.1007/s11661-007-9400-6
Bokota A., Piekarska W. Modeling of Residual Stresses in Laser Welding//Paton Weld. J., 2008, vol. 6, pp. 19-24.
Han L., Liou F.W. Numerical Investigation of the Influence of Laser Beam Mode on Melt Pool//Int. J. Heat Mass Trans., 2004, vol. 47, pp. 4385-4402. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2004.04.036
Makhnenko V.I., Saprykina G.Y. Role of Mathematical Modelling in Solving Problems of Welding Dissimilar Steels, Paton Weld. J., 2002, vol. 3, pp. 14-25.
Anca A., Cardona A., Risso J., Fachinotti V.D. Finite Element Modeling of Welding Processes//Appl. Math. Model., 2011, vol. 35, pp. 688-707 DOI: 10.1016/j.apm.2010.07.026
De A., DebRoy T. Reliable Calculations of Heat and Fluid Flow during Conduction Mode Laser Welding through Optimization of Uncertain Parameters//Weld. J., 2005, vol. 84, pp. 101-111.
Taylor G.A., Hughes M., Strusevich N., Pericleous K. Finite Volume Methods Applied to the Computational Modelling of Welding Phenomena//Appl. Math. Model., 2002, vol. 26, pp. 309-320 DOI: 10.1016/S0307-904X(01)00063-4
Rao Z.H., Hu J., Liao S.M., Tsai H.L. Modeling of the Transport Phenomena in GMAW Using Argon-Helium Mixtures. Part II -The Metal//Int. J. Heat Mass Trans., 2010, vol. 53, pp. 5722-5732. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2010.08.010
Piekarska W., Kubiak M. Three-Dimensional Model for Numerical Analysis of Thermal Phenomena in Laser-Arc Hybrid Welding Process//Int. J. Heat Mass Trans., 2011, vol. 54, pp. 4966-4974. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2011.07.010
Zhou J., Tsai H.L. Modeling of Transport Phenomena in Hybrid Laser -MIG Keyhole Welding//Int. J. Heat Mass Trans., 2008, vol. 51, pp. 4353-4366. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.02.011
Шоршоров М.Х., Чернышова Т.А., Красовский А.И. Испытания металлов на свариваемость. М.: Металлургия, 1972. 240 с.
Ефименко Л.А., Прыгаев А.К., Елагина О.Ю. Металловедение и термическая обработка сварных соединений: учеб. пособие. М.: Логос, 2007. 456 с.
Lacki P., Adamus K., Wojsyk K., Zawadzki M., Nitkiewicz Z. Modeling of Heat Source Based on Parameters of Electron Beam Welding Process//Arch. Metall. Mater., 2011, vol. 56, iss. 2, pp. 455-462 DOI: 10.2478/v10172-011-0049-1
Ефименко Л.А., Елагина О.Ю., Вышемирский Е.М., Капустин О.Е., Мурадов А.В., Прыгаев А.К. Традиционные и перспективные стали для строительства магистральных газопроводов. М.: Логос, 2011. 316 с.

Еще

Статья научная