Сварка порошковой проволокой - Фрумин И.И.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 59. Микроструктура металла шва с различным содержанием титана (Х300):
а — 0,09% Ti; 6 — 0,20% Ti; в — 0,48% Ti.
эффект обычно связан с появлением зуба текучести, второй — со смещением всей кривой в область более высоких напряжений [221. Типичные кривые напряжение—деформация для образцов с различным содержанием титана и алюминия в металле представлены на рис. 61.
Для относительно небольших и средних содержаний легирующих (0,1—0,25%) характерно появление четкого зуба текучести. В соответствии с отмеченными выше изменениями в распределении легирующих между фазами при таких содержаниях титана и алюминия наблюдается появление этих элементов в твердом растворе. При высокой степени легирования площадка текучести может ис-
чезать, что также является подтверждением действия механизма закрепления дислокаций.
Частицы включений способны сильно упрочнять сплав 131, 1311. Степень упрочнения зависит от структуры, размеров, формы и расположения выделившихся частиц. В соответствии с существую-
щими представлениями при наличии крупных включений упрочнение зависит от прочности матрицы и частиц, а при наличии мелких включений упрочнение пропорционально изменению модуля сдвига дисперсной фазы. Наибольшее упрочняющее действие в рассматриваемом случае могут оказывать нитриды, карбиды и карбо-нитриды титана либо нитриды алюминия. Изучение состава неметаллических включений в металле швов, легированном титаном и алюминием, показало что значительную часть включений составляют нитриды.
Нитриды, образовавшиеся в жидкой стали, имеют более крупные размеры и могут образовывать включения в виде хорошо сформи-
62
рованных кристаллов, иногда со скругленными краями [21, 1461. Самостоятельно нитриды всплывают довольно медленно [33]. При всплывании нитридов с другими включениями скорость возрастает. Хорошая очистка от нитридов возможна при использовании шлаков, адгезия нитридов к которым имеет большие значения [1511. Однако, учитывая, что наиболее интенсивное образование нитри-
Рис. 61. Кривые напряжение — деформация образцов металла шва, легированного титаном (а) и алюминием (б):
I — 0,09% Xi; 2 - 0,15% Ti: 3 - 0,5% Ti; 4 — 0,07% Al; 5 — 0,18% Ai; 6 —
0,58% Al.
дов происходит в период, непосредственно предшествующий кристаллизации, следует ожидать высокой степени загрязненности металла нитридами.
При невысоких концентрациях титана, алюминия и азота нитриды, как правило, образуются уже в твердом металле [78, 1491. В сплавах железо — титан и железо —- алюминий при кристаллизации возникает весьма стойкая микроликвационная неоднородность по легирующим элементам. Титан и алюминий скапливаются по границам зерен [13, 26]. Поэтому образующиеся е твердом состоянии нитриды располагаются по границам первичного зерна. Металлографические исследования подтверждают, что при низких содержаниях азота и титана или алюминия образуются мелкодисперсные выделения нитридов [27, 32, 47, 51, 78, 163], располагающиеся у границ зерна.
Появление выделений нитридов алюминия и нитридов и карбо-нитридов титана, образовавшихся как в жидкой стали (крупных), так и в твердом состоянии (мелких), обычно вызывает упрочнение сплава, т. е. рост прочности должен быть связан с количеством образовавшихся нитридов. Сравнение прочностных показателей металла с различным содержанием азота при одинаковом содержании титана и алюминия подтверждает зависимость прочности от количества выделений нитридов.
Таким образом, значительное упрочнение металла шва связано с повышением сопротивления легированного титаном феррита пластическим деформациям, а также с появлением выделений нитридов
63
и карбонитридов. Незначительное изменение прочности металла швов, выполненных проволоками, содержащими алюминий, связано с малым упрочнением твердого раствора и укрупнением зерен при высоких концентрациях алюминия. Упрочнение при высоких содержаниях азота в металле происходит в результате появления большого числа выделений нитрида алюминия.
-60 -40 -20 0 20 tum -SO -40 -20р 0 20 tucn
Рис. 62. Влияние содержания титана в металле шва на ударную вязкость:
а — [N] = 0,020-^-0,023%; 6 — [N] =0,034-^0,042%.
Содержание титана: / — 0,09%; 2 — 0,15%; 3 — 0,21%; 4 — 0,35%; 5 — 0,5%; 6 — 0,17%; 7 — 0,25%; 8— 0,4%; 9—0,48%.
а
Рис. 63. Влияние содержания алюминия на ударную вязкость металла
шва:
а — [N]-0,015-0,020%; б — [N] = 0,029-0,038%.
Содержание алюминия, %: / — 0,0075; 2 — 0,07; 3 — 0,18; 4 — 0,45; 5 — 0,58; 5 — 0,92;
7 — 0,40; 5 — 0,61; 9 — 0,91; /0—1,17.
Влияние легирования титаном и алюминием на свойства металла в значительной степени проявляется при испытаниях на ударный изгиб. Кривые зависимости ударной вязкости от содержания легирующего и температуры испытания показаны на рис. 62 и 63.
Увеличение содержания титана в металле шва свыше 0,2% вызывает резкое падение ударной вязкости сварного соединения.
64
При увеличении содержания алюминия в металле шва ударная вязкость сохраняется на высоком уровне до содержания его примерно 0,6%. Характерным является положительное влияние относительно малых добавок и падение ударной вязкости при высоких содержаниях легирующего.
