Влияние титансодержащих инокулянтов на структуру и свойства металла швов высокопрочных низколегированных сталей

Abstract

Существует необходимость повышения показателей вязкости и пластичности металла швов высокопрочных низколегированных сталей. Влияние инокулянтов на процесс кристаллизации и формирование зерен первичной структуры мало изучены. Рассмотрена возможность управления размером зерен первичной структуры металла сварных швов, выполненных способом сварки порошковой проволокой в среде защитного газа, за счет инокулирования в расплав сварочной ванны тугоплавких соединений титана, введенных в сердечник порошковой проволоки. Исследовано распределение неметаллических включений в металле швов по размерам и их морфология. Проведены исследования первичной и вторичной структуры металла швов. Установлено, что введение в сварочную ванну тугоплавких соединений титанапозволяет изменять размер дендритов первичной структуры. Определено, что присутствие на межфазной границе соединений титана, которые плохо смачиваются жидким железом (TiN), приводит к блокированию роста дендритов, в то время как введение в расплав соединений титана, характеризующихся малыми углами смачивания жидким железом (TiC), способствует формированию более крупных дендритов. Показано, что в зависимости от состава инокулянта может быть получен металл швов с бейнитной (TiN) или ферритной (TiC) вторичной структурой, которые близки по показателям прочности, но отличаются по уровню пластичности и вязкости. Полученные результаты реализованы в виде технологии сварки высокопрочных низколегированных сталей порошковой проволокой, в состав которой введены титансодержащие инокулянты. Технология прошла опытно-промышленную проверку на Новокраматорском машиностроительном заводе.

There is a necessity in increase of toughness and ductility indices of weld metal of high-strength low-alloy steels. Effect of inoculants on process of solidification and formation of grains of primary structure is not studied enough. Possibility of regulation of grain size of primary weld metal structure by weld metal melt inoculation with refractory titanium compounds, included into flux-cored wire was considered. Distribution of non-metallic inclusions in weld metal on size and morphology was investigated. Examinations of primary and secondary weld metal structure were carried out. It is determined that entering of titanium refractory compounds into the weld pool allows changing the size of primary structure dendrites. It was found that presence of titanium compounds having poor wetting by liquid iron (TiN) at interface results in blocking of dendrite growth. At the same time, introduction of titanium compounds characterized by small liquid iron wetting angles (TiC), in the melt promotes for formation of coarser dendrites. It was shown that weld metal with bainite (TiN) or ferrite (TiC) secondary structures, which are close on strength indices but differ on ductility and toughness levels, can be obtained depending on inoculant structure. Obtained results are realized in technology for welding of HSLA steels using flux-cored wire with titanium-containing inoculants. Technology has passed experimental-industrial verification at Novo-Kramatorsk Machine-Building Works.