Металловедение сварки стали и сплавов титана

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Металловедение сварки стали и сплавов титана

без подогрева и отпуска с гарантией против образования холодных трещин.
...
Результаты исследования сталей по методике пробы Чабелки на листах толщиной 16
...
Имеющийся опыт по испытанию внутренним давлением сварных цилиндрических сосудов из высокопрочной стали с пределом прочности 160—200 кГ/мм2,
...
В последние 5—10 лет наметились принципиально новые пути повышения прочности закаливающихся сталей, основанные на рациональном сочетании методов обработки стали давлением и термической обработки. Применительно к высокопрочным сталям эти методы получили известность под общим названием термомеханической обработки (ТМО).
...
Все известные способы ТМО закаливающейся стали можно разделить на две группы: 1) высокотемпературная термомеханнческая обработка (ВТМО) и 2) низкотемпературная термомеханнческая обработка (НТМО). ВТМО включает следующие операции: нагрев стали до температуры аустенизации (выше АСз);
...
НТМО включает следующие операции: нагрев стали до температуры аустенизации (выше Аь);
...
рые не всегда удается осуществить, особенно при сварке крупногабаритных конструкций.
...
туре в этой области; закалка; отпуск. Один из процессов этого типа известен в литературе под названием «аусформ-процесс» [272—277]. Наиболее эффективен этот процесс для мартенситных сталей с 12—15% Сг и 0,15— 0,3 С с весьма ограниченным количеством феррита, а также для сталей с 1,5—5% Сг и 0,3—0,45% С, легированных никелем, марганцем, ванадием, молибденом и вольфрамом. У этих сталей температурные области перлитного и бейнитного превращений разделены и в интервале от 400 до 600° имеется область высокой устойчивости аустенита.
...
При правильном выборе марки стали и режимов «аусформ-процесс» обеспечивает возможность получения чисто мартенситной структуры с весьма малыми размерами мартенситных пластин (длина не более 1,5— 2 мк)
...
Исследования НТМО по типу «аусформ-процесса» [272, 273, 278, 279] показали, что этот способ позволяет резко повысить прочность стали (о6 до 280—300 кГ/ммг)
...
Обработка холодом сталей указанных выше групп после НТМО (перед отпуском), как правило, весьма незначительно изменяет механические свойства [277]. Это указывает на небольшое содержание остаточного аустенита, несмотря на то что при высоких степенях деформации механическая стабилизация аустенита и ее влияние на кинетику последующего мартенситного превращения должны возрастать. По-видимому, это обусловлено тем, что все эти стали имеют относительно высокие температуры начала и конца мартенситного превращения, а деформация аустенита при НТМО производится обычно в температурном интервале 550—500°, в котором аустенит имеет высокие упругопластические свойства и поэтому менее подвержен явлению механической стабилизации, чем при ВТМО.
...
Механизм упрочнения при ТМО рассматривают, исходя из следующих представлений. В результате пластической деформации металлов происходит повышение их предела текучести. Особенно резкое увеличение прочностных свойств достигается в том случае, если вслед за пластической деформацией, вызываемой внешними механическими воздействиями, металл подвергается наклёпу за счёт фазового превращения.
...
Основным фактором, обусловливающим упрочнение (т. е. повышение сопротивляемости металла пластическому деформированию), является измельчение топкой кристаллической структуры — образование субзерен и фрагментов размером 10 ~3—10~4 см,
...
туре в этой области; закалка; отпуск. Один из процессов этого типа известен в литературе под названием «аусформ-процесс» [272—277]. Наиболее эффективен этот процесс для мартенситных сталей с 12—15% Сг и 0,15— 0,3 С с весьма ограниченным количеством феррита, а также для сталей с 1,5—5% Сг и 0,3—0,45% С, легированных никелем, марганцем, ванадием, молибденом и вольфрамом. У этих сталей температурные области перлитного и бейнитного превращений разделены и в интервале от 400 до 600° имеется область высокой устойчивости аустенита.
...
том взаимодействия сдвигового механизма пластической деформации и диффузионного перемещения границ зерен при высоких температурах [269, 270].
...
Предел текучести стали данного состава, подвергнутой ТМО, в общем случае оказывается тем выше, чем мельче субзерна и блоки или, иными словами, чем больше плотность дислокаций. Практические результаты ТМО закаливающейся стали явились еще одним ярким подтверждением выдвинутой И. А. Одингом еще в 1948 г. гипотетической зависимости сопротивления металлов деформации от плотности дислокаций (рис. 162), которая характеризуется наличием минимума [280].
...
Как известно, наиболее высокую прочность, близкую к теоретической (точка а), имеют совершенные нитевидные кристаллы с весьма малой плотностью дислокаций р.
...
том взаимодействия сдвигового механизма пластической деформации и диффузионного перемещения границ зерен при высоких температурах [269, 270].
...
Как уже отмечалось, резкое упрочнение закаливающихся сталей в результате ТМО достигается благодаря благоприятному сочетанию предварительного механического наклепа аустенита с последующим фазовым наклепом при закалке. Положительная роль предварительной пластической деформации аустенита заключается в измельчении тонкой структуры, что не только вызывает упрочнение аустенита, но и оказывает существенное влияние на кинетику мартенситного превращения при последующем охлаждении и на формирование тонкодисперсной структуры мартенсита. Однако было бы неправильным считать, что плотность и характер распределения дефектов в аустените целиком определяют свойства мартенсита, так как в процессе самого мартенситного превращения вследствие фазового наклепа происходит дополнительное измельчение блоков и резкое изменение упругопластических свойств.
...
Вместе с тем с точки зрения технологических возможностей регулирования механических свойств стали при ТМО этап предварительной пластической деформации аустенита является решающим, так как позволяет путем изменения температуры, степени и скорости деформации воздействовать на процессы, от которых зависит тонкая структура и упруго-пластические свойства аустенита: 1) процессы рекристаллизации, снижающие эффективность упрочняющего действия пластической деформации, по позволяющие на первых своих стадиях (возврат, полигонизация) регулировать тонкую структуру в направлении более благоприятного расположения дислокаций; 2) процессы блокирования дислокаций примесными атомами, которые, с одной стороны, способствуют упрочнению, но, с другой, — могут повлиять на устойчивость аустенита и вызвать бейнитное превращение и снижение прочности, если процесс сегрегации углерода приведет к существенному снижению содержания этого^эле-мента в твёрдом растворе (см. § 4 гл. V).
...
Следует особо отметить, что с увеличением содержания углерода в стали для обеспечения высоких пластических свойств при НТМО^тре-буются соответственно более высокие степени деформации аустенита. Однако с повышением степени деформации возрастает анизотропия механических свойств упрочненных сталей 1278], особенно когда способ деформации приводит к ярко выраженной направленной текстуре, неравномерному распределению деформации по толщине металла, образованию и закату надрывов, как например, при поперечной прокатке. Оба эти обстоятельства необходимо учитывать с точки зрения обеспечения высокой конструктивной прочности изделий, упрочненных с помощью НТМО, и особенно сварных изделий. Поэтому в последнее время для получения более однородной деформации пришлось ограничивать степени обжатия при НТМО до 50 — 60"б. Это в свою очередь вызвало необходимость одновременного снижения содержания углерода в сталях с целью обеспечения достаточно высокого уровня пластических свойств. В
...
Хотя НТМО и позволяет получить существенно более высокие прочностные показатели в сравнении с ВТМО, однако необходимость деформации аустенита при относительно невысоких температурах вызывает ряд затруднений при применении известных способов НТМО типа «аусформ-процесса»: 1) опасность разрушения аустенита при высоких степенях деформации; 2) необходимость применения весьма высоких давлений, что усложняет и удорожает оборудование; 3) необходимость весьма быст-
...
Как уже отмечалось, резкое упрочнение закаливающихся сталей в результате ТМО достигается благодаря благоприятному сочетанию предварительного механического наклепа аустенита с последующим фазовым наклепом при закалке. Положительная роль предварительной пластической деформации аустенита заключается в измельчении тонкой структуры, что не только вызывает упрочнение аустенита, но и оказывает существенное влияние на кинетику мартенситного превращения при последующем охлаждении и на формирование тонкодисперсной структуры мартенсита. Однако было бы неправильным считать, что плотность и характер распределения дефектов в аустените целиком определяют свойства мартенсита, так как в процессе самого мартенситного превращения вследствие фазового наклепа происходит дополнительное измельчение блоков и резкое изменение упругопластических свойств.
...
Вместе с тем с точки зрения технологических возможностей регулирования механических свойств стали при ТМО этап предварительной пластической деформации аустенита является решающим, так как позволяет путем изменения температуры, степени и скорости деформации воздействовать на процессы, от которых зависит тонкая структура и упруго-пластические свойства аустенита: 1) процессы рекристаллизации, снижающие эффективность упрочняющего действия пластической деформации, по позволяющие на первых своих стадиях (возврат, полигонизация) регулировать тонкую структуру в направлении более благоприятного расположения дислокаций; 2) процессы блокирования дислокаций примесными атомами, которые, с одной стороны, способствуют упрочнению, но, с другой, — могут повлиять на устойчивость аустенита и вызвать бейнитное превращение и снижение прочности, если процесс сегрегации углерода приведет к существенному снижению содержания этого^эле-мента в твёрдом растворе (см. § 4 гл. V).
...
Следует особо отметить, что с увеличением содержания углерода в стали для обеспечения высоких пластических свойств при НТМО^тре-буются соответственно более высокие степени деформации аустенита. Однако с повышением степени деформации возрастает анизотропия механических свойств упрочненных сталей 1278], особенно когда способ деформации приводит к ярко выраженной направленной текстуре, неравномерному распределению деформации по толщине металла, образованию и закату надрывов, как например, при поперечной прокатке. Оба эти обстоятельства необходимо учитывать с точки зрения обеспечения высокой конструктивной прочности изделий, упрочненных с помощью НТМО, и особенно сварных изделий. Поэтому в последнее время для получения более однородной деформации пришлось ограничивать степени обжатия при НТМО до 50 — 60"б. Это в свою очередь вызвало необходимость одновременного снижения содержания углерода в сталях с целью обеспечения достаточно высокого уровня пластических свойств. В
...
тем выше уровень его прочности и после воздействия пластической деформации.
...
рого ведения всех операций и особенно охлаждения с температуры аустенизации и самого процесса деформирования, что ограничивает применение этого метода только для сталей, обладающих весьма высокой устойчивостью аустенита.
...
Учитывая эти недостатки известных способов НТМО, автор, А. М. Се-нин и др. [282] предложили способы упрочнения сварных соединений и изделий из закаливающихся сталей путем деформирования аустенита
...
Рис. 163. Схема способа низкотемпературной термомеханической обработки сварных соединений закаливающихся сталей в процессе сварки:
...
а — схема процесса: 1 — горелка для сварки вольфрамовым электродом в аргоне; 2 — деформирующий ролик; 3 — опорный ролик; 4— свариваемые листы; 5 — сварной шов; 6 — ширина зоны деформации; б — распределение температуры Г поперек шва в момент (д начала деформации и по оси шва вдоль длины I листов: Тпл — температура плавления; Тд — температура начала деформации; « — скорость сварки
...
в процессе непрерывного охлаждения. Было показано также, что при выборе марок сталей целесообразно содержание углерода ограничивать 0,4% для обеспечения удовлетворительной их свариваемости. Для снижения анизотропии механических свойств стали при НТМО с высокими степенями деформации аустенита были применены режимы в основном с невысокими и средними степенями деформации. Это позволило существенно расширить круг сталей, которые могут эффективно подвергаться НТМО.
...
Один из предложенных способов предназначен для НТМО сварных соединений непосредственно в процессе сварки. На рис. 163 приведена схема этого процесса. Два состыкованных топких листа (с утолщенными с помощью предварительной осадки кромками) расположены между роликами. Впереди роликов укреплена горелка для аргонодуговой сварки на расстоянии, обеспечивающем температуру переохлаждения аустенита металла шва в зоне обжатия от 600—550° до Тм_
...
Другой способ предназначен для НТМО уже готовых сварных изделий. По этому способу (рис. 164) впереди обжимающего инструмента,
...
рого ведения всех операций и особенно охлаждения с температуры аустенизации и самого процесса деформирования, что ограничивает применение этого метода только для сталей, обладающих весьма высокой устойчивостью аустенита.
...
Учитывая эти недостатки известных способов НТМО, автор, А. М. Се-нин и др. [282] предложили способы упрочнения сварных соединений и изделий из закаливающихся сталей путем деформирования аустенита
...
Рис. 163. Схема способа низкотемпературной термомеханической обработки сварных соединений закаливающихся сталей в процессе сварки:
...
рого ведения всех операций и особенно охлаждения с температуры аустенизации и самого процесса деформирования, что ограничивает применение этого метода только для сталей, обладающих весьма высокой устойчивостью аустенита.
...
например валков прокатного стана, расположен индуктор 2, обеспечивающий нагрев для перекристаллизации стали, а позади валков — индуктор 2 для дополнительного подогрева деформированного аустенита
...
показано ниже, с помощью полигони-зующего подогрева достигается повышение пластичности стали при весьма небольшой потере эффекта упрочнения. В принципе процесс НТМО можно вести и без дополнительного подогрева.
...
Исследования НТМО при сварке и при непрерывном нагреве были проведены автором, А. М. Сениным, Г. В. Назаровым, В. В. Беловым и В. И. Антиповым
...
С целью выбора оптимальной температуры деформации сначала была проведена серия опытов с помощью машины ИМЕТ-1. Образцы (см. рис. 21, б)
...
например валков прокатного стана, расположен индуктор 2, обеспечивающий нагрев для перекристаллизации стали, а позади валков — индуктор 2 для дополнительного подогрева деформированного аустенита
...
няли от 8 до 35% по относительному сужению площади поперечного сечения образцов в шейке. Скорость охлаждения выбирали с запасом выше критической скорости закалки. Результаты этих опытов (табл. 40) показывают, что эффект упрочнения возрастает с повышением содержания углерода в стали и степени деформации, а также с понижением температуры деформации. Пластичность у всех сталей после НТМО существенно повышается. Наиболее благоприятное сочетание прочности и пластичности стали 15Х12НМВФА обеспечивается при температуре деформации 400°, а у сталей 30Х2ГСНВМ и 42Х2ГСНМ — при 550°. При использованных в этих опытах невысоких степенях деформации растяжением максимальный эффект упрочнения не превышал 25%. Более высокие степени деформации применить было нельзя из-за разрушения образцов в процессе растяжения.
...
Влияние дополнительного полигонизующего подогрева было проверено при НТМО стали 15Х11МФ. Эти опыты от предыдущих отличались только максимальной температурой нагрева (1250°) и режимом обработки на стадии охлаждения. По достижении охлаждающимися образцами температуры 550° сразу же вслед за деформацией (на 35—37%) их подогревали током со скоростью 150 град/сек
...
Влияние температуры и длительности выдержки аустенита стали 15X11МФ при полигонизующем подогреве в процессе НТМО в машине ИМЕТ-1
...
няли от 8 до 35% по относительному сужению площади поперечного сечения образцов в шейке. Скорость охлаждения выбирали с запасом выше критической скорости закалки. Результаты этих опытов (табл. 40) показывают, что эффект упрочнения возрастает с повышением содержания углерода в стали и степени деформации, а также с понижением температуры деформации. Пластичность у всех сталей после НТМО существенно повышается. Наиболее благоприятное сочетание прочности и пластичности стали 15Х12НМВФА обеспечивается при температуре деформации 400°, а у сталей 30Х2ГСНВМ и 42Х2ГСНМ — при 550°. При использованных в этих опытах невысоких степенях деформации растяжением максимальный эффект упрочнения не превышал 25%. Более высокие степени деформации применить было нельзя из-за разрушения образцов в процессе растяжения.
...
35%: а —после нормализации 970°, 40 мин и отпуска 500°, 3 час, основной металл (Х600); б — то же, металл сварного шва (Х600); в — после НТМО, основной металл (Х600); г — то же (Х24000);
...
от 8—10 до 28—35% степень упрочнения стали 15Х12НМВФА увеличивается с 14 до 23%, а стали 30Х2ГСНВМ — с 19 до 70%. Максимальная прочность надрезанных образцов первой стали составляет о6=210 -+ — 215 кГ/мм2
...
лении кристаллитов и исчезновении непрерывных границ зерен (рис. 165). По размерам мартенситных пластин металл шва не отличается от основного металла. В обоих случаях НТМО приводит к резкому уменьшению мартенситных фрагментов.
...
Приведенные данные показывают, что НТМО является одним из весьма перспективных путей повышения прочности сварных соединений закаливающихся сталей.
...
Принципы выбора технологии и режимов сварки сплавов титана, как и сталей, определяются типом сварной конструкции, ее назначением, условиями работы и характером термической обработки до и после сварки.
...
В настоящее время титан и его сплавы находят широкое применение для ответственных сварных конструкций, работающих как при повышенных, так и отрицательных температурах в условиях сложного напряженного состояния. В зависимости от назначения к ним предъявляют такие же разнообразные требования, как и для конструкций из сталей повышенной и высокой прочности.
...
С точки зрения требований к регулированию механических свойств сварных соединений при сварке и последующей термообработке целесообразно рассмотреть два основных случая.
...
После сварки упрочняющая термообработка не применяется. Для изделий с жесткими соединениями назначается отжиг для снятия напряжений. К этим сплавам относятся технический титан и его а- и и+р-сплавы мартенситного класса, упрочнение которых достигается целиком за счёт легирования а-твердого раствора. Содержание р-стабилизаторов в этих а-р-р-сплавах ниже или немного выше предела их растворимости в а-фазе (см. группу
...
Структура и свойства сварных соединений этих сплавов целиком определяются процессом сварки. Поэтому основным критерием выбора режимов и технологии сварки является интервал скоростей охлаждения Д\'У0ПТ, в котором степень снижения уровня пластических свойств и ударной вязкости околошовной зоны и шва в сравнении с основным металлом оказывается наименьшей. Если сплавы применяются в деформированном состоянии и после сварки отжигу не подвергаются, то в связи с опасностью резкого разупрочнения дополнительным критерием служит длительность tv
...
лении кристаллитов и исчезновении непрерывных границ зерен (рис. 165). По размерам мартенситных пластин металл шва не отличается от основного металла. В обоих случаях НТМО приводит к резкому уменьшению мартенситных фрагментов.
...
гают закалке или отжигу, а после сварки закалке и старению. К этой группе относятся либо сплавы с a-f-p-структурой, либо метастабильные Р
...
В этом случае основным критерием выбора режимов и технологии сварки также является интервал AWonT. Однако он назначается не только из целесообразности получения максимальных пластических свойств
...
гают закалке или отжигу, а после сварки закалке и старению. К этой группе относятся либо сплавы с a-f-p-структурой, либо метастабильные
...
К сплавам группы 3 относятся высоколегированные a-f-6-сплавы либо с высоким содержанием 6-фазы (ВТ14-1 или ВТ16), либо со структурой метастабильной В-фазы (ВТ15). Высокое содержание 6-фазы в околошовной зоне и шве обеспечивает высокую пластичность сварных соединений этих сплавов непосредственно после сварки на средних и жестких режимах. Благодаря этому они легко подвергаются правке. У более легированного сплава ВТ15 &WonT
...
По своей реакции на термический цикл сварки технический титан можно сравнить с углеродистыми и низколегированными сталями. Так же, как и эти стали, титан при сварке склонен к интенсивному росту зерна л закалке в околошовной зоне.
...
Все сплавы с a-f-6-структурой можно разделить на две основные группы (см. группы
...
Использование аргона с содержанием около 0,3% примесей допустимо-только при сварке весьма пластичного титана. Для сварки титана с повышенным содержанием газов иди в случае, когда к пластичности сварных соединений чистого титана предъявляются повышенные требованя, содержание примесей в аргоне не должно превышать 0,02% (аргон первого состава).
...
На основании рассмотренного влияния газов на свойства сварных соединений технического титана, а также на образование в них пор и холодных трещин (см. § 6 и 7 гл. VI) можно установить следующие допустимые пределы содержания газов в основном металле: азот — 0,04%, кислород — 0,15% и водород — 0,005—0,008%.
...
При современном развитии производства титана и повышенных требованиях к сварным конструкциям использование технического титана ограничивается его относительно невысокой прочностью и малой теплоустойчивостью. Поэтому разработка хорошо сваривающихся титановых сплавов является одной из важных проблем в области металлургии и металловедения титана. Создание новых сплавов титана требует широкого исследования влияния легирующих элементов на свариваемость сплавов.
...
Влияние процесса сварки на структуру и свойства сплавов титана зависит от типа сплава (а- или а-|-(3-сплавы), а также вида и количества а- и ^-стабилизирующих элементов. Нами было показано, что механические свойства сварных соединений а-сплавов близки к свойствам основного металла. Сварные соединения а-р-р-сплавов имеют пониженную пластичность по сравнению с основпым металлом, причем особенно резко она снижается с увеличением количества [^-стабилизирующих элементов свыше определенного предела. Влияние легирующих элементов на свойства сварных соединений сплавов титана изучалось многими зарубежными и
...
В первые годы создания свариваемых сплавов титана в СССР исследования были начаты на сплавах с повышенным содержанием газов (на основе титана ИМП-1А). Затем они систематически продолжались на более чистых сплавах, полученных методом двойного вакуумного переплава (на основе титана ВТ1).
...
Ужо ранние исследования влияния отдельных легирующих элементов на пластические свойства сварных соединений показали, что в зависимости от типа легирующего элемента сплавы титана при сварке обладают различной склонностью к закалке. Так, по данным автора и Г. В. Назарова [248, 283], при легировании технического титана ИМП-1А одинаковым количеством алюминия, ванадия или марганца угол изгиба сварных соединений на листах толщиной 1,5 мм
...
Использование аргона с содержанием около 0,3% примесей допустимо-только при сварке весьма пластичного титана. Для сварки титана с повышенным содержанием газов иди в случае, когда к пластичности сварных соединений чистого титана предъявляются повышенные требованя, содержание примесей в аргоне не должно превышать 0,02% (аргон первого состава).
...
Уменьшение содержания А1 с 2,8—3 до 1,59% при практически одинаковом количестве Мп (1,2—1,07%) сказывается отрицательно как на пластических, так и прочностных свойствах околошовиой зоны. Пластические свойства сплава ОТ4-1 (1,59% А1 — 1,07% Мп) при средних режимах (Жо=20—100 град/сек)
...
Повышение содержания А1 до 7,5% при 1,5 Мп приводит к недопустимо резкому снижению пластичности во всем интервале скоростей охлаждения (сплав ОТ4-2). При этом как и а-сплавы с повышенным содержанием Al (ВТ5), сплав ОТ4-2 слабо реагирует на изменение параметров термического цикла околошовной зоны. Таким образом, в мартенситных сплавах системы Ti—Al—Мп наиболее благоприятное сочетание механических свойств обеспечивается при 3% А1 и 1 —1,2% Мп.
...
Еще более благоприятные результаты удается получить при комплексном легировании титана алюминием и несколькими 6-стабилизирующими элементами. Этот путь был использован И. И. Корниловым 1286] при разработке одной из жаропрочных шестикомпонентных систем типа Ti—Al—Сг—Fe—Si—В. С технико-экономической точки зрения эти легирующие элементы являются наиболее целесообразными вследствие невысокой стоимости и сравнительной простоты введения их в сплавы. На основе этой системы были разработаны составы титановых сплавов марок АТЗ, АТ4, АТ6 и АТ8. Эти сплавы отличаются пределами содер-
...
Механические свойства основного металла и сварных соединений сплавов АТЗ, АТ4, ат6
...
Например, у сплава 0Т4 с 2,8% А1 и 1,2% Мп он составляет 2,5 — 400
...
жания алюминия при практически одинаковых пределах легирования остальными элементами. Они превосходят многие известные промышленные сплавы по удельной прочности при высокой температуре. .
...
жания алюминия при практически одинаковых пределах легирования остальными элементами. Они превосходят многие известные промышленные сплавы по удельной прочности при высокой температуре. .
...
6,5% угол изгиба падает с 65—55 до 40— 45°, а ударная вязкость металла сварного шва остается в пределах 1,5—2,5 кГм/см2.
...
Сравнение твердости и прочности прокатанного основного металла и сварных соединений показало, что почти на всех сплавах вследствие кристаллизации обработки а-фазы наблюдается разупрочнение в участке зоны термического влияния, нагреваемом в процессе сварки до Гшах= = 750—550°. Твердость мелкозернистого участка зоны полной перекристаллизации (Гшах=1100—1300°) выше твердости шва и основного металла. Уровень твердости в околошовной зоне (Гшах >1300°) несколько ниже, чем в шве, но практически такой же, как в участке разупрочнения зоны термического влияния (рис. 170). Степень разупрочнения не превышает 5—10%, что не выше, чем разупрочнение при сварке технического титана и известных а-сплавов титана.
...
В наименьшей степени снижают пластические свойства при сварке сплавы, содержащие около 3,5—4,5% А1 и 8-стабилизирующих элементов от нижнего предела до среднего содержания. При сварке сплавов такого состава без присадочного металла обеспечивается наиболее высокая ударная вязкость металла сварного шва (5,4—6 кГм/см2).
...
Сплавы АТЗ и АТ4 обладают вполне удовлетворительной свариваемостью при содержании 6-стабилизирующих элементов до предела максимальной растворимости в a-фазе. Сплав АТ6 обладает удовлетворительной свариваемостью при меньшем содержании В-стабилизирующих элементов. Сплав АТ8 ограниченно сваривается. При сварке АТ4—АТ8 пластичность и ударная вязкость металла сварного шва значительно повышаются при использовании присадочного металла с более низким содержанием легирующих элементов (табл. 45).
...
6,5% угол изгиба падает с 65—55 до 40— 45°, а ударная вязкость металла сварного шва остается в пределах 1,5—2,5
...
сплава АТ6С присадки из сплава с более низким содержанием легирующих элементов (АТ4Н) позволяет сохранить ударную вязкость сварного шва примерно на уровне основного металла. При этом прочность сварного соединения, проверенная на круглых гагаринских образцах, составляет 87— 90% прочности основного металла (соответственно 96—100 и НО кГ/мм2),
...
сплава АТ6С присадки из сплава с более низким содержанием легирующих элементов (АТ4Н) позволяет сохранить ударную вязкость сварного шва примерно на уровне основного металла. При этом прочность сварного соединения, проверенная на круглых гагаринских образцах, составляет 87— 90% прочности основного металла (соответственно 96—100 и НО
...
нием содержания алюминия происходит значительное снижение пластических свойств металла в околошовной зоне. Это связано с изменением характера строения а'-фазы. По сравнению с техническим титаном сплавы титана с 3—4% А1 имеют более тонкую, мелкоигольчатую t'-фазу. При высоком содержании алюминия (6,5—8%) а'-фазаприобретает
...
нием содержания алюминия происходит значительное снижение пластических свойств металла в околошовной зоне. Это связано с изменением характера строения а'-фазы. По сравнению с техническим титаном сплавы титана с 3—4% А1 имеют более тонкую, мелкоигольчатую t'-фазу. При высоком содержании алюминия (6,5—8%) а'-фазаприобретает
...
К числу отечественных опытных и промышленных сплавов, подвергаемых упрочняющей термообработке, относятся сплавы следующих систем: Ti—Al—V (ВТ6С, ВТ6); Ti—Al—Мо—V (BT14A, ВТ14Б); Ti—Al—Mo (BT14, BT16) и Ti—Al—Cr-Mo (BT15).
...
Характер изменения механических свойств в околошовной зоне этих сплавов приведен на рис. 166. Структура сплавов с относительно малым содержанием 6-стабилизирующих элементов ВТ6С (4,56% А1 — 3,36% V), ВТ6 (6% А1 - 4% V) и ВТ14Б (4,05% А1 - 2,8% Мо-0,88% V) представляет в основном а'-фазу с весьма ограниченным (ВТ6С) или небольшим (ВТ6 и ВТ14Б) количеством остаточной В-фазы (до 10%). Как было показано в § 7 гл. V, в условиях непрерывного охлаждения при сварке в них обнаруживается при дилатометрических исследованиях также слабый объемный эффект Р—
...
Для сплавов со средним содержанием Мо и V ВТ14А (4,1% А1 — 3,23% Мо — 1,16% V) и ВТ14 (4,5% А1 — 3,5% Мо) характерно наличие двух интервалов AWom,
...
У высоколегированных сплавов ВТ16 (2,62% А1 — 7,5% Мо) и ВТ15 (3,5% А1 — 11% Сг — 7,5% Мо) в околошовной зоне сохраняется большое количество остаточной р-фазы. При высоких скоростях охлаждения (В70>60—100 град/сек)
...
Характеристики свариваемости сплавов титана с альфа+бета-структурой
...
Еще более четко влияние химической и физической неоднородности при сварке и последующей термообработке на структуру и свойства сварных соединений л различных их участков обнаруживается в более легированных сплавах титана. С этой точки зрения особый интерес представляет анализ характера изменения структуры и свойств соединений сплава ВТ15. С этой целью автором, И. Ф. Сурковой, Г. Е. Каиновой, Б. А. Смирновым и В. Н. Мещеряковым были исследованы сварные соединения сплава ВТ15 состава: 3,5% А1, 7,0%, Мо, 9,1% Сг, 0,14% О, 0,048% N и 0,007% Н. Листы толщиной 2,5 мм,
...
Рис. 176. Влияние температуры закалки на неоднородность основного металла и сварного соединения сплава ВТ15: а — закалка с 800° (15 мин), металл шва (Х100); б — то же, околошовная зона (хЮО); в — закалка с 800° и старение, металл шва (х500); г — то же, околонювная зона (X5U0); д — то же, основной металл (\500); е — закалка с 1000° (15 мин), металл шва и околошовной зоны у границы сплавления (X10J); ж — то же, после старения (XlM); з — закалка с 12011° (15 мин), металл шва (ХЮО); и —• то же, после старения х(Ю0)
...
Рис. 176. Влияние температуры закалки на неоднородность основного металла и сварного соединения сплава ВТ15: а — закалка с 800° (15 мин), металл шва (Х100); б — то же, околошовная зона (хЮО); в — закалка с 800° и старение, металл шва (х500); г — то же, околонювная зона (X5U0); д — то же, основной металл (\500); е — закалка с 1000° (15 мин), металл шва и околошовной зоны у границы сплавления (X10J); ж — то же, после старения (XlM); з — закалка с 12011° (15 мин), металл шва (ХЮО); и —• то же, после старения х(Ю0)
...
Рис. 176. Влияние температуры закалки на неоднородность основного металла и сварного соединения сплава ВТ15: а — закалка с 800° (15 мин), металл шва (Х100); б — то же, околошовная зона (хЮО); в — закалка с 800° и старение, металл шва (х500); г — то же, околонювная зона (X5U0); д — то же, основной металл (\500); е — закалка с 1000° (15 мин), металл шва и околошовной зоны у границы сплавления (X10J); ж — то же, после старения (XlM); з — закалка с 12011° (15 мин), металл шва (ХЮО); и —• то же, после старения х(Ю0)
...
Рис. 176. Влияние температуры закалки на неоднородность основного металла и сварного соединения сплава ВТ15: а — закалка с 800° (15 мин), металл шва (Х100); б — то же, околошовная зона (хЮО); в — закалка с 800° и старение, металл шва (х500); г — то же, околонювная зона (X5U0); д — то же, основной металл (\500); е — закалка с 1000° (15 мин), металл шва и околошовной зоны у границы сплавления (X10J); ж — то же, после старения (XlM); з — закалка с 12011° (15 мин), металл шва (ХЮО); и —• то же, после старения х(Ю0)
...
Рис. 176. Влияние температуры закалки на неоднородность основного металла и сварного соединения сплава ВТ15: а — закалка с 800° (15 мин), металл шва (Х100); б — то же, околошовная зона (хЮО); в — закалка с 800° и старение, металл шва (х500); г — то же, околонювная зона (X5U0); д — то же, основной металл (\500); е — закалка с 1000° (15 мин), металл шва и околошовной зоны у границы сплавления (X10J); ж — то же, после старения (XlM); з — закалка с 12011° (15 мин), металл шва (ХЮО); и —• то же, после старения х(Ю0)
...
Рис. 176. Влияние температуры закалки на неоднородность основного металла и сварного соединения сплава ВТ15: а — закалка с 800° (15 мин), металл шва (Х100); б — то же, околошовная зона (хЮО); в — закалка с 800° и старение, металл шва (х500); г — то же, околонювная зона (X5U0); д — то же, основной металл (\500); е — закалка с 1000° (15 мин), металл шва и околошовной зоны у границы сплавления (X10J); ж — то же, после старения (XlM); з — закалка с 12011° (15 мин), металл шва (ХЮО); и —• то же, после старения х(Ю0)
...
Рис. 176. Влияние температуры закалки на неоднородность основного металла и сварного соединения сплава ВТ15: а — закалка с 800° (15 мин), металл шва (Х100); б — то же, околошовная зона (хЮО); в — закалка с 800° и старение, металл шва (х500); г — то же, околонювная зона (X5U0); д — то же, основной металл (\500); е — закалка с 1000° (15 мин), металл шва и околошовной зоны у границы сплавления (X10J); ж — то же, после старения (XlM); з — закалка с 12011° (15 мин), металл шва (ХЮО); и —• то же, после старения х(Ю0)
...
Рис. 176. Влияние температуры закалки на неоднородность основного металла и сварного соединения сплава ВТ15: а — закалка с 800° (15 мин), металл шва (Х100); б — то же, околошовная зона (хЮО); в — закалка с 800° и старение, металл шва (х500); г — то же, околонювная зона (X5U0); д — то же, основной металл (\500); е — закалка с 1000° (15 мин), металл шва и околошовной зоны у границы сплавления (X10J); ж — то же, после старения (XlM); з — закалка с 12011° (15 мин), металл шва (ХЮО); и —• то же, после старения х(Ю0)
...
По мере удаления от шва и околошовной зоны и приближения к соседним участкам зоны термического влияния с более мелким зерном количество выделений а-фазы уменьшается. Полностью они исчезают в мелкозернистых участках зоны, примыкающих к не затронутому тепловым воздействием сварки основному металлу.
...
разницей в коэффициентах граничной и объемной диффузии, второе— различной растворимостью рассматриваемых легирующих элементов в твердом и жидком титане, третье — разницей в энергиях растворения этих элементов в неискаженной решетке и в искаженных ее участках у границ зерен.
...
Анализ диаграмм состояния двойных систем Ti—Al, Ti — Сг и Ti—Мо показывает, что в металле шва оси дендритов должны быть обогащены молибденом. В междуосные пространства дендритов, наоборот, должны ликвировать алюминий и хром.
...
Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что температура закалки 800° при выдержке 15 мин
...
Эти данные показывают, что возможность применения метастабиль-пого (3-сплава титана ВТ15 в сварных конструкциях в настоящее время ограничена. Это вызвано пониженной пластичностью сварных соединений, которая обусловлена нестабильностью [3-фазы при охлаждении в процессе сварки вследствие развития химической и физической неоднородности в металле шва и зоны термического влияния.
...
Механико-термическая обработка является одним из перспективных путей повышения прочности и пластичности сплава ВТ15 и его сварных соединений после сварки. Она состоит из следующих операций: закалка на [3-фазу, пластическая деформация (обычно при комнатной температуре) и старение. При этом виде обработки сварных соединений весьма важно обеспечить высокую химическую однородность (3-фазы перед деформацией.
...
Автором, Г. Е. Каиновой, Б. А. Смирновым и В. Н. Мещеряковым были проведены исследования влияния температуры закалки носле сварки на химическую и физическую неоднородность сварных соединений, а также изыскание рациональных режимов последующей механико-термической обработки основного металла и сварных соединений сплава ВТ15. Исследовали сплав в виде листов толщиной 2,0 мм
...
разницей в коэффициентах граничной и объемной диффузии, второе— различной растворимостью рассматриваемых легирующих элементов в твердом и жидком титане, третье — разницей в энергиях растворения этих элементов в неискаженной решетке и в искаженных ее участках у границ зерен.
...
зации становятся более резкими. Область перехода от шва к околошовной зоне делается менее отчетливой, чем после закалки с 800°. Выделения а-фазы в околошовной зоне обнаруживаются только в отдельных зернах и в весьма небольшом количестве (см. рис. 176, в).
...
зации становятся более резкими. Область перехода от шва к околошовной зоне делается менее отчетливой, чем после закалки с 800°. Выделения а-фазы в околошовной зоне обнаруживаются только в отдельных зернах и в весьма небольшом количестве (см. рис. 176,
...
изгиба (рис. 177). Подобный характер изменения механических свойств следует связывать в основном с огрублением тонкой структуры, ростом зерна и незавершенностью распада при старении по стандартному режиму.
...
С целью изыскания рациональных путей повышения прочности и пластичности сварных соединений сплава ВТ15 были изучены следующие три варианта механико-термической обработки (рис. 178).
...
изгиба (рис. 177). Подобный характер изменения механических свойств следует связывать в основном с огрублением тонкой структуры, ростом зерна и незавершенностью распада при старении по стандартному режиму.
...
Рис. 181. Влияние температуры деформации Гд при механико-термической обработке на микроструктуру сплава ВТ15 после старения:
...
Применение дополнительного кратковременного нагрева до 600— 650°, предусмотренного при механико-термической обработке по варианту II (рис. 178) с целью полигонизации В-фазы, привело к повышению прочности до 167 кГ/мм2
...
Рис. 181. Влияние температуры деформации Г_д при механико-термической обработке на микроструктуру сплава ВТ15 после старения:
...
ния в каждом из этих направлении, так как с повышением температуры (до определенного предела) увеличивается эффективность блокировки
...
временно получает развитие и процесс полигонизации, в результате чего возникает относительно тонкая сетка субструктуры, обеспечивающая равномерное и высокодисперсное выделение упрочняющих фаз в процессе последующего старения.
...
ния в каждом из этих направлении, так как с повышением температуры (до определенного предела) увеличивается эффективность блокировки
...
ф и л о в. Исследование процессов старения сварных швов двухфазных титановых сплавов, сообщения 1 и II. — Автоматическая сварка, № 4 и 6, 1961, стр. 3— 12 и 3-13.
...

Сварные базовые детали станков и машин. Обзор
Руководство по пайке металлов
Газовая сварка и резка металлов
Металловедение сварки стали и сплавов титана
Справочник по сварке и склеиванию пластмасс
Контактная сварка. В помощь рабочему-сварщику
Справочник молодого электросварщика по ручной сварке: Справ, пособие для средних ПТУ

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Металловедение сварки стали и сплавов титана