Серия «Металлургия»

Постановка задачи (актуальность работы): статья посвящена проблемам структурообразования при сварке низкоуглеродистых, низколегированных сталей. Формирование структуры металла сварных соединений происходит в сложных термических условиях, которые определяют комплекс эксплуатационных свойств. Наличие в металле сварного шва крупных столбчатых кристаллов является потенциально опасным фактором, так как при определенных условиях подобные структуры могут выступать концентраторами напряжений и служить источником разрушения. В работе рассматривается возможность управления первичной структурой наплавленного металла путем введения в расплав сварочной ванны нано- и ультрадисперсных частиц тугоплавкого материала. Цель работы: исследование влияния нано- и ультрадисперсных частиц монокарбида вольфрама WC на структуру наплавленного металла. Используемые методы: был проведен лабораторный эксперимент, который заключался в изготовлении электродов, содержащих в своем покрытии различное количество ультрадисперсного порошка WC; наплавке и изготовлении образцов; исследовании полученных образцов методом световой микроскопии (микроскоп Микромед-Мет) и измерении твердости по Виккерсу (прибор HV-1000). Новизна: получены новые данные о влиянии концентрации ультрадисперсного порошка WC в покрытии электрода на структуру наплавленного металла. Результат: структура металла, наплавленного электродами, содержащими в обмазке 0; 0,02 и 0,2 % (от массы сухой смеси) порошка WC, характеризуется наличием столбчатых кристаллов, окруженных сеткой периферийного феррита, образовавшегося вдоль границ первичных зерен. Наблюдаются игольчатые включения видманштеттового феррита, прорастающие от края кристаллов к их центру, а также структуры бейнитного типа. Структура металла, наплавленного электродами, содержащими в обмазке 0,4 % (от массы сухой смеси) порошка WC, характеризуется наличием измельченной ячеистой структуры, представленной равноосными кристаллами. Твердость наплавленного металла в образцах находится в диапазоне 184–189 HV. Практическая значимость: получены данные, необходимые для создания новых марок покрытых электродов для сварки-наплавки низкоуглеродистых, низколегированных сталей.

покрытый электрод; сварка; наплавка; нанопорошок; карбид вольфрама; тугоплавкие соединения; модифицирование; микроструктура; механические свойства

Kuznecov M.A., Zernin E.A. [Nanotechnologies and Nanomaterials in the Welding Industry]. Svarochnoe proizvodstvo, 2010, no. 12, pp. 23–26. (in Russ.)

Gorynin I.V. [Research and Development of FSUE Central Research Institute KM “Prometheus” in the Field of Structural Nanomaterials]. Rossijskie nanotehnologii, 200, no. 3–4, pp. 36–57. (in Russ.)

Poleckov P.P., Hakimullin K. et al. [Purpose and Scope of Ultra-Cold-Resistant Nanostructured Sheet Metal]. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta, 2017, vol. 15, no. 2, pp. 85–88. (in Russ.) DOI: 10.18503/1995-2732-2017-15-2-85-88

Gol'dshtejn Ja.E., Mizin V.G. Inokulirovanie zhelezo-uglerodistyh splavov [Inoculation of Iron-Carbon Alloys]. Moscow, Metallurgija Publ., 1993. 416 p.

Volchenko V.N., Jampol'skij V.M., Vinokurov V.A. et al., Frolov V.V. (Ed.). Teorija svarochnyh processov [Theory of Welding Processes]. Moscow, Vysshaja shkola Publ., 1988. 559 p.

Sokolov G.N., Lysak V.I. et al. [Phenomenological Model of the Formation of Crystallization Centers in a Metal Melt during Welding under the Influence of Ultrafine Refractory Components], Voprosy materialovedenija, 2015, no. 4, pp. 159–168. (in Russ.)

Sokolov G.N., Lysak V.I. et al. [Modification of the Structure of the Weld Metal with Nanodispersed Tungsten Carbides]. Fizika i himija obrabotki materialov, 2009, no. 6, pp. 41–47. (in Russ.)

Samsonov G.V., Vinickij I.M. Tugoplavkie soedinenija [Refractory Compounds]. Moscow, Metallurgija Publ., 1976. 560 p.

Storms Je. Tugoplavkie karbidy [Refractory Carbides]. Moscow, Atomizdat Publ., 1970. 304 p.

Sokolov G.N., Lysak V.I. et al. [Effect of Nanodispersed Carbides WC and Nickel on the Structure and Properties of the Weld Metal]. Svarka i diagnostika, 2011, no. 3, pp. 36–38. (in Russ.)

Samsonov G.V., Upadhaya G.Sh., Neshpor V.S. Fizicheskoe materialovedenie karbidov [Physical Materials Carbides]. Kiyev, Naukova dumka Publ., 1974. 454 p.

Makarenko V.D., Murav'ev K.A. [Features Manual Arc Welding of Root Welds Butt Position of Pipelines Operating in Western Siberia]. Svarochnoye proizvodstvo, 2005, no. 12, pp. 38–41. (in Russ.)

Zvereva I.N., Kartunov A.D., Platov S.I., Mikhaylitsyn S.V., Sheksheev M.A. Electrodes for Manual Arc Welding in Oil and Gas Complex. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Metallurgy, 2015, vol. 15, no. 1, pp. 92–95. (in Russ.)

Mikhaylitsyn S.V., Sheksheev M.A. et al. The Research on Surface Properties of Welding Slags and Electrode Coatings. Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 2017, vol. 52, no. 4, pp. 724–730.

Mikhailitsyn S.V., Sheksheev M.A., Platov S.I., Emelyushin A.N., Naumov S.V. [Investigation of Viscosity of Liquid Welding Slags and Melts of Electrode Coatings]. Izvestiya Visshikh Uchebnykh Zavedenii. Chernaya Metallurgiya, 2018, vol. 61, no. 4, pp. 280–287. (in Russ.) DOI: 10.17073/0368-0797-2018-4-280-287