Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Открыт новый раздел: Прайс-листы в файлах! (Excel и др.), доступен упрощенный просмотр прайсов без скачивания!
Полезные статьи -> Сварка, резка и пайка металлов -> Сварка титана -> Получение пластичных сварных соединений после термообработки

Получение пластичных сварных соединений после термообработки

только в текущем разделе

Как было показано выше, к металлу шва на сплаве ВТ15 не применима термическая обработка, рекомендуемая для основного металла: закалка из в-области с последующим старением. Нагрев сварных соединений под закалку приводит к резкому понижению их ударной вязкости и уменьшению угла изгиба независимо от способа сварки. Это объясняется появлением в швах интерметаллического соединения TiCr2 по границам зерен и неполным его растворением в процессе выдержки даже в температурной области стабильности в-фазы. Последующий отпуск способствует еще более резкому понижению пластических свойств швов без заметного увеличения прочности. Характер и количество выделений TiCr2 после старения не изменяется. Поэтому сварные соединения из сплава ВТ15 следует подвергать термическому упрочнению при более низких температурах, когда выделение TiCr2 еще не происходит. Поскольку наличие в швах в-фазы приводит к их охрупчиванию, соединения следует нагревать, при температурах, исключающих сохранение в-фазы.

Удовлетворительное сочетание свойств сварных соединений сплава ВТ15 может быть получено при низкотемпературном нагреве и резком охлаждении в воду. В связи с этим было необходимо уточнить режимы термического упрочнения сварных соединений, обеспечивающих максимальную прочность на разрыв при удовлетворительной ударной вязкости (не ниже 3 кгс•м/см2). Для решения этой задачи оказалось целесообразным использовать экспериментально-статистические методы, так как не представляется возможным получить необходимые расчетные соотношения теоретическим путем.

Сплав ВТ15 толщиной 3,0 мм сваривали аргонодуговым способом с флюсом АНТ-19А по режиму: сила сварочного тока 70 А, напряжение дуги 12 В, скорость сварки 12 м/ч. Из сварных соединений изготовляли образцы для определения прочности и ударной вязкости.

Термическая обработка заключалась в изотермическом нагреве в двухфазной области с последующим охлаждением в воде. Исследования по этой схеме проводили в достаточно широком диапазоне изменения температуры и времени нагрева: 300°вТв в700° С и 0,5вtв25 ч.

Для описания зависимостей σв=f(T, t) и aн=f(T, t) был взят полином второго порядка.

Зависимость предела прочности от температуры нагрева имеет явно выраженный максимум в области температур 450-500° С (рис. 60). Вероятно, в этом интервале температур наиболее интенсивно протекает процесс дисперсионного упрочнения в результате распада метастабильной в-фазы при нагреве по схеме

внестаб > внестаб + а >а + в,

поэтому было решено описать зависимость σв=f(T, t) более сложным уравнением, содержащим экспоненциальную зависимость от температуры. Методом наименьших квадратов были получены следующие оценки коэффициента уравнения:

σв = 137,2 - 45,26/1 - е-к(Т-469) + 1,16t - 0,0448t2, (1)

где к = 0,0086 при Т>459°С; к = 0,0346 при Т<459°С.

Это уравнение по критерию Фишера (F-отношению) не противоречит гипотезе адекватности на 5%-ном уровне значимости. Однако анализ показал, что коэфициенты, определяющие влияние времени нагрева на прочность, статически незначимы. Это противоречит имеющимся представлениям о влиянии на механические свойства сплава ВТ15 времени выдержки при нагревах в двухфазной области, обеспечивающей равновесие фаз, и, по-видимому, объясняется несовершенством модели для описания относительно большого диапазона изменения параметров. Однако анализ уравнения (1) позволяет сделать вывод о том, что для получения максимальной прочности температура старения должна находиться в области 450-500° С, поэтому было решено более подробно исследовать эту область. Для 400° ≤ Т ≤ 500° С получены уравнения регрессии:

σв = - 1496+7,227Т - 9,48t - 0,00812T2 - 0,284t2 + 0,0344Tt, (2)

ан = 99,3 - 0,470Тв 1,915t + 0,000569T2 + 0,0194t2 - 0,00518Tt. (3)

и значения оценки остаточной дисперсии S2в = 19,7 и S2o = 1,04.

Все коэффициенты уравнений (2) и (3) значимы на уровне 0,95 по критерию Стьюдента и оценки F-отношения не противоречат гипотезе адэкватности. По этим уравнениям построены сечения поверхностей отклика для вв и вн, представленные на рис. 61.

Уравнения регрессии также использованы для расчета режима термической обработки, обеспечивающей требуемые механические характеристики - максимальный предел прочности при условии, что ударная вязкость должна быть не ниже 3-3,3 кгс•м/см2.

Поиск оптимального режима проводили на ЭВМ методом отображения симплексов. В результате получены следующие режимы термической обработки: Т = 490° С, t = 4,5 ч. Согласно уравнениям (2) и (3) при этом следует ожидать σв=119 кгс/мм2 и ан =3,5 кгс•м/см2. Контрольные опыты, проведенные при T=500°С и t = 5 ч, показали, что σв=123 кгс/мм2 и ан=3,4 кгс•м/см2, что хорошо согласуется с расчетными величинами. Наряду с этим контрольный режим термической обработки опробован на сварных соединениях сплава ВТ15-1 и получены следующие показатели: σв=116 кгс/мм2 при ан=4,3 кгс•м/см2. Некоторое понижение σв по сравнению с этой характеристикой для сплава ВТ15 обусловлено повышенной стабильностью в-фазы в сплаве ВТ15-1 и меньшей интенсивностью ее распада при старении.

Для структур термически обработанных швов характерно выделение частиц а-фазы внутри зерен. Высокая дисперсность частиц способствует значительной травимости и затрудняет установить их размеры и характер распределения в матрице зерен. Можно полагать, что поскольку присутствие мелкодисперсных частиц а-фазы вызывает значительные изменения механических свойств шва, то они сохраняют когерентную связь с кристаллической решеткой матрицы. Упрочнение может быть вызвано также развитием внутренних напряжений вследствие выделения мелкодисперсных частиц а-фазы, что повышает сопротивление движению дислокаций в зернах. Дислокации, перемещаясь в зерне, встречают области, структура которых искажена внутренними напряжениями, поэтому при движении дислокации вынуждены огибать такие районы и перемещаться по пути энергетически более выгодному. Таким образом, в данном случае процесс упрочнения можно связывать с той дополнительной энергией, которую необходимо затратить для изгиба линий дислокаций; величина ее, по-видимому, зависит от распределения областей, содержащих внутренние напряжения.

Увеличение времени выдержки, а также повышение температуры нагрева способствуют дальнейшему выпадению а-фазы и заметной ее коагуляции.

Детальное представление о характере выделения и расположении второй фазы дает электронно-микроскопическое исследование структуры. Первые выделения второй фазы в швах наблюдаются не только в теле зерен, но и в небольшом количестве по границам. Такое локализованное выделение второй фазы характерно для ранних стадий распада и при кратковременных выдержках (рис. 62, а). С увеличением времени старения распад приобретает характер общего выделения, т. е. частицы новой фазы распределяются беспорядочно по всему телу зерна. Пограничные участки оказываются более устойчивыми к распаду (рис. 62, б).

Экспериментальным путем установлено, что механические свойства сварных соединений сплава ВТ15 зависят не только от температуры и времени старения, но и от скорости охлаждения после изотермической выдержки. Причем, наибольшее влияние скорость охлаждения оказывает на пластичность сварных соединений, на прочность она практически не влияет.

 

Многочисленные попытки металлографическим путем установить различие в микроструктуре быстро охлажденных и медленно охлажденных швов не увенчались успехом. В обоих случаях структура металла шва характеризуется присутствием в в-фазе некоторого примерно равного количества дисперсной а-фазы.

Наиболее заметной особенностью швов, которую удалось установить металлографически, является различная склонность к травлению границ зерен (пограничных зон). В быстро охлажденных швах пограничные зоны протравливаются несколько слабее, чем в швах, охлажденных на воздухе.

С помощью интерферометра Линника установлено, что границы зерен после термической обработки (охлаждение в воде и на воздухе) в обоих случаях представляют собой впадину. При этом ширина протравливания в медленно охлажденных швах несколько больше, чем в швах, охлажденных в воде. Разница в протравливании постепенно исчезает с увеличением времени изотермической выдержки при термической обработке. В швах после выдержки 25 ч при 500°С разницу в травлении установить уже невозможно. Увеличение времени травления заметного влияния на ширину границ не оказывает. Глубина при этом несколько увеличивается. Описанная закономерность установлена после травления в плавиковой кислоте. С изменением состава травителя характер протравливания границ несколько меняется. При травлении в водном растворе плавиковой и азотной кислот швов, охлажденных на воздухе, появляется значительное количество границ, имеющих U-образный вид с выступом посередине. Указанное различие в травимости свидетельствует о том, что химический состав пограничных зон отличается от среднего состава металла шва.

Еще одним подтверждением сегрегации по границам служит появление в пограничных участках соединения TiCr2 после выдержки в течение 25 и 50 ч при 500°С. Перераспределение легирующих элементов, в первую очередь хрома, как при нагреве, так и при охлаждении обусловливает перераспределение в металле примесей внедрения вследствие изменения их растворимости. Понижение ударной вязкости происходит еще задолго до того, как металлографически обнаруживается в шве соединение TiCr2. Это дает основание полагать, что ослабление межзеренного сцепления происходит в основном из-за изменения состава твердого раствора в пограничной зоне, вызываемого медленным охлаждением.

Влияние быстрого охлаждения в направлении уменьшения степени охрупчивания приводит к более слабому проявлению сегрегации атомов замещения и атомов внедрения. Следует отметить, что избежать сегрегации растворенных элементов в металле шва на сплаве ВТ15 без ухудшения прочности и пластичности не удается. Можно лишь регулировать степень ее развития, а следовательно, и соответствующее сочетание прочности и пластичности.

Обнаружены и другие процессы, протекающие в швах при охлаждении на воздухе, которые могут влиять на свойства швов. При медленном охлаждении от температуры нагрева при старении стабильность в-фазы снижается, что в отдельных локальных объемах может вызывать распад твердого раствора с появлением в-фазы в интервале температур, наиболее благоприятных для ее образования. При резком охлаждении в воде эти процессы подавляются и образуется конечная структура в + а.

С целью выяснения различия фазового состава швов, охлажденных с различными скоростями, проведены дилатометрические исследования образцов, вырезанных из металла швов после термической обработки. Результаты исследований приведены на рис. 63. При охлаждении в воде, начиная с 350°С, наблюдается непрерывное расширение образца, связанное с в>a-превращением. Заканчивается оно при температуре 580°С. При охлаждении на воздухе в этих же температурных интервалах имеет место эффект расширения с той лишь разницей, что при температуре 420°С наблюдается изменение наклона кривой и более интенсивное расширение образца, хотя скорость нагрева образцов (кривые 1 и 2) в дилатометре одинакова (3-4°С/мин). Это свидетельствует о том, что подъем на кривой 1 в области температур 350-570°С представляет собой суммарный процесс двух эффектов, идущих с расширением. Кроме в > а - превращения при этих температурах с увеличением объема возможно только ω > а - превращение. Процесс преимущественно развивается при температурах 300-420°С, а выше - превалирует процесс в>a. Таким образом, на основании проведенных исследований можно полагать, что пониженная пластичность состаренных швов после охлаждения на воздухе вызвана сегрегацией легирующих элементов и примесей внедрения на границах зерен и распадом в-твердого раствора в процессе медленного охлаждения с образованием промежуточной хрупкой ω - фазы. Ускоренное охлаждение в воде приводит к уменьшению сегрегации и подавлению в > ω - превращения.

В процессах термического упрочнения существенное значение, как указано выше, имеет исходная структура, поэтому получение фазового состава и структуры швов после сварки, благоприятных для последующей термической обработки, является одной из главных задач. Известно, что закалку в-сплавов выполняют перед старением с целью гомогенизации твердого раствора, что способствует получению равномерного дисперсного распада после старения.

Поскольку высокотемпературные гомогенизирующие нагревы для швов не пригодны, необходимо выбирать для сварки такие методы, которые обеспечили бы минимальную неоднородность по фазовому и химическому составам. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют аргонодуговая сварка неплавящимся электродом с флюсом и электронно-лучевая сварка.

В табл. 35 приведены механические свойства сварных соединений сплава ВТ15, выполненных этими двумя способами и обработанных по оптимальному режиму упрочнения. Из приведенных данных видно, что при сварке металла толщиной 3,0 мм можно успешно применять аргонодуговой способ с флюсом вместо электронно-лучевого. Однако при толщине 7,5 мм свойства швов, полученных аргонодуговой сваркой с флюсом резко ухудшаются. Это, по-видимому, вызвано тем, что с увеличением толщины металла ослабляется технологическая эффективность флюса, значительно уменьшается скорость охлаждения, соответственно изменяются условия кристаллизации и конечная структура металла шва.

Расчет показал (рис. 64), что при электронно-лучевой и аргонодуговой сварке с флюсом тонкого металла мгновенные скорости охлаждения ω2 и ω3 весьма близки между собой, в то время как для толщины 7,5 мм ω1 и ω4 значительно отличаются друг от друга. Следует отметить, что согласно расчетам при электронно-лучевой сварке скорость охлаждения не зависит от толщины металла. Таким образом, на основе полученных данных (табл. 35, рис. 64) установлено, что оптимальные свойства швов при аргонодуговой способе получаются в том случае, когда условия сварки (q/v и ω) близки к электронно-лучевому способу. Это достигается лишь при сварке тонкого металла с применением флюса. По-видимому, при существующих технологических возможностях флюсов получить высокие механические свойства на сплаве ВТ15 большой толщины при аргонодуговой сварке с флюсом не удается. Чтобы сварить сплав ВТ15 толщиной 7,5 мм аргонодуговой сваркой с флюсом в условиях, близких к электронно-лучевой сварке, необходимо уменьшить погонную энергию при сварке почти в 3 раза. Существующие системы флюсов не могут обеспечить этот эффект. Поэтому для получения качественных соединений на толщине 7,5 мм можно рекомендовать электронно-лучевую сварку на жестких режимах.

Анализ проведенных исследований позволяет сделать вывод, что рекомендуемая термическая обработка в сочетании с оптимальной технологией сварки обеспечивает удовлетворительные механические свойства сварного соединения сплавов типа ВТ15.

Последние обсуждаемые темы

Самые обсуждаемые темы за все время

 Тема

Идеальный сварочный стол

Чем варить новичку?

Новейшие разработки Fronius в области роботизированных сварочных систем

горелка для роботизированной сварки с механизмом Push-Pull

Fronius представляет WeldCube — новую систему документирования и анализа данных

Отработка технологии сварки элементов мостовых конструкций

Специальное предложение до 31 декабря 2015

Сварочные решения для автомобилестроения

Новый стандарт производительности наплавки

Какие электроды нужны для сварки?

 Тема

Сообщений 

Какие электроды нужны для сварки?

8

Для резки металлолома лучше газорезка или ручная дуговая?

7

Идеальный сварочный стол

3

Кто пользовался электролизерными установками?

2

Магнитное дутье

2

Сварочный аппарат для дома на 220

1

Чем варить новичку?

1

Кузнечная сварка

1

Конденсаторная сварка

1

Сварка черной и нержавеющей стали

1

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

Статьи

• Сварка титана - основы технологии
• Особенности сварки титана
• Методы сварки титана
• Свойства соединений после сварки титана
• Легирование металла шва при сварке титана
• Термообработка сварных соединений титана
• Особенности сварки титана ВТ15 и близких сплавов
• Охрупчивание сварных швов титана
Получение пластичных сварных соединений после термообработки
Малоцикловая усталость сварных соединений титана

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

Ц 16:26 Проволока ПАНЧ 11 для механизированной сварки чугуна

Ч 16:26 Продам со склада швеллер б/у: 10, 12, 14, 16, 18, 24, 27, 30

Ч 16:26 Продам со склада балку (двутавр) б/у: 30К2, 25К2, 30Б2, 25Б2

Ч 16:26 Продам со склада лист стальной б/у 4, 5, 6, 8, 10, 11, 12, 1

Ч 16:26 Продам трубу стальную б/у: 76, 89, 108, 114, 133, 219, 273,

Ч 16:25 Трубы лежалые 60, 133, 219, 530, 720, 820, 1020...

Ч 16:25 Трубы восстановленные 273, 325, 377, 426, 530....

Ч 16:25 Балки стальные 35Ш2, 35Б, 36М, 30б, 50Б1 - 29 000

Т 16:24 Контактные зажимы из латуни

Т 16:24 Уголок для защиты стекол оптом

Т 16:24 Станок правки геометрии полок двутавровой балки

Т 16:23 Стан для сборки тавровых и двутавровых балок z15

НОВОСТИ

8 Декабря 2016 17:38
Распиловка крупных бревен на шинной пилораме

1 Декабря 2016 07:01
Столетние ткацкие станки (10 фото)

8 Декабря 2016 17:18
Запасы железной руды в китайских портах за первую неделю декабря выросли на 0,93%

8 Декабря 2016 16:40
”ВТЗ” выполнил годовое задание по производству товарной заготовки

8 Декабря 2016 15:06
”JSW Steel” в ноябре увеличила выпуск стали на 45%

8 Декабря 2016 14:55
Металлурги ”Уральской кузницы” начали поставку железнодорожных осей в Казахстан

8 Декабря 2016 13:29
Турецкий импорт слябов за 10 месяцев упал на 48%

НОВЫЕ СТАТЬИ

НК Кабель на выставке CABEX

Качество сварочной проволоки Magmaweld доказано тестами

Основные виды световой рекламы с использованием эффекта бегущей строки

Волочильные машины для изготовления кабельной проволоки

Основные виды современных оконных жалюзи

СИП-панели для строительства каркасных домов

Основные виды и области применения термопар

Использование мешков для упаковки в отраслях промышленности

Пневмоцилиндры и пневматическое оборудование

Промышленные светодиодные светильники - преимущества перед газоразрядными лампами

Бытовка для строителя

Как правильно поменять замок во входной двери?

Какой стабилизатор напряжения для дома лучше: отзывы и разновидности приборов

Использование нержавеющего проката в пищевой промышленности

Тротуарная плитка от ”АВТОСТРОЙ” - типы и назначение

ГНБ технология бурения

Лазерная резка металла

Рентгенофлуоресцентные спектрометры - толщиномеры

Малярные валики и кисти

Складские пластиковые ящики для хранения изделий

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Открыт новый раздел: Прайс-листы в файлах! (Excel и др.), доступен упрощенный просмотр прайсов без скачивания!

Компания "РДМ" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2014 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.