Особливості структуроутворення металу зони термічного впливу зварних з’єднань високоміцних сталей спеціального призначення

Abstract

UK: Мета. Побубова термокінетичних діаграм розпаду аустеніту та встановлення впливу швидкості охолодження зразків-імітаторів металу ЗТВ на структуру та властивості високоміцних сталей Quardian 500 та Armstal.500 в залежності від вмісту вуглецю. Методика. В якості матеріалу для даного дослідження були вибрані високоміцні конструкційні сталі Quardian 500 та Armstal 500 з вмістом вуглецю 0,26 й 0,29% відповідно. Досліджували вплив кінетики розпаду аустеніту на структуру, фазовий склад, твердість даних сталей після проведення імітації ТЦЗ на установці Gleeble 3800 зразківімітаторів, охолоджених в інтервалі температур 600…500°С с заданими швидкостями W6/5 = 1, 3, 5, 7, 10, 20, 30 °C/c. На основі отриманих даних побудовані термокінетичні діаграми розпаду аустеніту й установлено вплив швидкості охолодження зразків-імітаторів металу ЗТВ на структуру та характеристики міцності високоміцних сталей. Результати. Проведений комплекс досліджень показав,що для високоміцної сталі Quardian 500 з вмістом вуглецю 0,26% охолодження в діапазоні швидкостей W6/5 від 20°С/с до 30 °С/с приводить до формування в зоні перегріву мартенситної структури з твердістю 4850…4890 МПа, в той час, як для сталі Armstal 500 з більшим вмістом вуглецю – 0,29%, в діапазоні швидкостей охолодження (W6/5 ) 7…30 °С/с перетворення переохолодженого аустеніту в металі ЗТВ зразків-імітаторів відбувається з формуванням мартенситної структури з вищим рівнем твердості 5160…5390 МПа, що забезпечує підвищення статичної міцності. Наукова новизна. Для сталей Quardian 500 і Armstal 500 встановлені закономірності впливу вмісту вуглецю на структуроутворення в металі ЗТВ сталей та оцінена схильність до крихкого руйнування. Практичне значення. Дослідження особливостей кінетики розпаду аустеніту, структури та властивостей металу ЗТВ зварних з’єднань цих сталей дало змогу встановити найбільш оптимальні режими зварювання, які забезпечують найбільш сприятливі структуру та фазовий склад для отримання необхідного високого комплексу механічних властивостей зварних з’єднань високоміцних сталей.

RU: Цель. Построение термокинетических диаграмм распада аустенита и установление влияния скорости охлаждения образцов-имитаторов металла ЗТВ на структуру и свойства высокопрочных сталей Quardian 500 и Armstal 500 в зависимости от содержания углерода. Методика. В качестве материала для настоящего исследования были выбраны высокопрочные конструкционные стали Quardian 500 и Armstal 500 с содержанием углерода 0,26 и 0,29% соответственно. Исследовавшему влияние кинетики распада аустенита на структуру, фазовый состав, твердость данных сталей после проведения имитации ТЦС на установке Gleeble 3800 образцов-имитаторов, охлажденных в интервале температур 600...500°С с заданным скоростями W6/5 = 1, 3, 5, 7, 10, 20, 30 °C/c. На основании полученных данных построены термокинетические диаграммы распада аустенита и установлено влияния скорости охлаждения образцов-имитаторов металла ЗТВ на структуру и прочностные свойства высокопрочных сталей. Результаты. Проведенный комплекс исследований показал, что для высокопрочной стали Quardian 500 с содержанием углерода 0,26% охлаждение в диапазоне скоростей W6/5 от 20 ° С / с до 30 ° С / с приводит к образованию в зоне перегрева преимущественно мартенситной структуры с твердостью 4850…4980 МПа, в то время, как для стали Armstal 500 с большим содержанием углерода - 0,29%, в диапазоне скоростей охлаждения (W6/5 ) 7…30 °С/с преобразования переохлажденного аустенита в металле ЗТВ образцовимитаторов происходит с образованием мартенситной структуры с более високим уровнем твердости 5160…5390 МПа, что обеспечивает повышение статической прочности. Научная новизна. Для сталей Quardian 500 и Armstal 500 установлены закономерности влияния содержания углерода на структурообразование в металле ЗТВ сталей и оценить склонность к хрупкому разрушению. Практическая значимость. Исследование особенностей кинетики распада аустенита, структуры и свойств металла ЗТВ сварных соединений этих сталей позволило установить наиболее оптимальные режимы сварки, обеспечивающих наиболее благоприятного структуру и фазовый состав для получения необходимого высокого комплекса механических свойств сварных соединений высокопрочных сталей.

EN: Purpose. The construction of thermokinetic diagrams of austenite decomposition and the establishment of the influence of the rate of cooling of specimens-imitators of HAZ metal on the structure and properties of high-strength steels Quardian 500 and Armstal 500, depending on the carbon content. Methodology. As a material for this study, high-strength structural steels Quardian 500 and Armstal 500 with a carbon content of 0.26 and 0.29%, respectively, have been selected. The effect of the kinetics of the decay of austenite on the structure, phase composition, hardness of these steels after simulation of the TWC on the Gleeble installation of 3800 imitation samples cooled in the temperature range 600 ... 500 ° C with a given velocity W6 / 5 = 1, 3, 5, 7, 10, 20, 30 ° C / c. On the basis of the obtained data, the built-in thermokinetic diagrams of austenite decomposition are established and the influence of the cooling rate of samples of the HAZ metal imitators on the structure and strength properties of high-strength steels is established. Findings. The conducted complex of studies showed that for high-strength Quardian 500 steel with a carbon content of 0.26%, cooling in the W6/5 range from 20 ° С / с to 30 oС/с leads to the formation in the over-heating zone of a predominantly martensitic structure and an increase in hardness from 4850 to 4980MPa. At that time, as for steel Armstal 500 with a heavier carbon content - 0.29%, cooling in the W6/5 range from 7 ° С / с to 30 oС/с leads to the formation in the over-heating zone of a predominantly martensitic structure and an increase in hardness from 5160 to 5390 MPa, which provides an increase in static strength. Originality. For Quardian 500 and Armstal 500 steels, the regularities of the influence of carbon content on the structure formation in the HАZ metal steel have been established and the propensity to brittle failure has been estimated. Practical value. Investigation of the kinetics of the decay of the austenite, the structure and properties of the HAZ metal of welded joints of these steels made it possible to establish the most optimal welding regimes that provide the most favorable structure and phase composition for obtaining the required high complex of mechanical properties of welded joints of high-strength structural steels.