Прогнозирование температур фазовых превращений в высокопрочных низколегированных сталях

Abstract

Для повышения уровня надежности сварных конструкций, выполненных дуговыми способами сварки, требуется создание новых комбинаций низколегированной стали–сварочного флюса–порошковой проволоки, обеспечивающих оптимальное сочетание прочности, пластичности и ударной вязкости, особенно при отрицательных температурах. Введение в жидкий металл элементов, заметно влияющих на кинетику распада аустенита при кристаллизации и охлаждении металла шва, позволяет управлять микроструктурой металла шва, формируя комплекс высокопрочных и высоковязких микроструктур. Цель данной работы состояла в анализе влияния металлургических факторов на формирование микроструктуры при кристаллизации и охлаждении металла высокопрочных низколегированных сталей из жидкого состояния и создании регрессионной модели структурообразования на основе температур образования фаз. В работе использовались методики световой, растровой микроскопии, имитации термодеформационных процессов сварки на установке Gleeble 3800. Установлено влияние легирования жидкой ванны марганцем и титаном, активности сварочных флюсов на микроструктуру швов, определено влияние этих параметров на температуры образования фаз. Установлено, что для дуговой сварки под флюсом легирование металла жидкой ванны марганцем и титаном целесообразно проводить при использовании керамического флюса основного типа (lgπ₀ = - l,70) для получения оптимального соотношения продуктов промежуточного превращения (игольчатого феррита и нижнего бейнита). Создана компьютерная программа и получены регрессионные уравнения температур образования структурных составляющих в металле швов. Данная работа представляет практическую ценность для специалистов, занимающихся разработкой новых сварочных материалов и изучением свариваемости высокопрочных низколегированных сталей.

To improve the level of reliability of welded structures, made by arc methods of welding, the development of new combinations of low-alloy steel-welding flux- flux-cored wire, providing an optimal combination of strength, ductility and toughness, especially at low temperatures, is required. Adding of elements into molten metal, significantly affecting the kinetics of the austenite decay during solidification and cooling of the weld metal, allows control the weld metal microstructure, forming a complex of high-strength and high-tough microstructures. The aim of this work was to analyze the influence of metallurgical factors on the formation of microstructure during crystallization and cooling of metal of high-alloy steels from the molten state and to create a regression model of structure formation on the basis of temperatures of phases formation. The methods of light, scanning microscopy, a technique of simulation of thermal deformational processes of welding in Gleeble 3800 unit were used in the work. The effect of molten pool alloying with manganese and titanium and influence of welding fluxes on the microstructure of welds were found, and the influence of these parameters on the temperature of phases formation was determined. It was found that for submerged arc welding the alloying of molten pool metal with manganese and titanium is rational in use of ceramic flux of a basic type (lgπ₀ = -1.70) to obtain the optimum ratio of products of intermediate transformation (acicular ferrite and lower bainite). A computer program was developed and regression equations of temperatures of formation of structural components in weld metal were obtained. This work is of practical value to professionals working in the field of development of new welding materials and studying the weldability of high-strength low-alloy steels.