L'optimisation de la composition des consommables de soudage en acier faiblement allié à haute résistance

La direction d'optimisation de la structure de soudure de l'acier à haute résistance faiblement allié est de générer plus de ferrite aciculaire. Des études ont montré que la ferrite aciculaire a une granulométrie fine et une densité élevée de dislocations. Lorsque sa teneur est supérieure à 65 % et que la taille moyenne de la latte est d'environ 1 µm, le métal fondu peut avoir une résistance et une ténacité excellentes.

Comment obtenir l'organisation ci-dessus ?

La conception appropriée de la composition de l'alliage du matériau de soudage est la clé.

1. La teneur en C est généralement contrôlée de 0.05 % à 0.10 %, et l'équivalent carbone est inférieur à 0.39. Dans cette plage, de la ferrite à lamelles latérales et de la ferrite aciculaire peuvent être générées, et la zone de réchauffage de la soudure est transformée en ferrite massive équiaxe.
2. Mn. Le Mn a deux effets opposés sur l'affinage et le durcissement du métal fondu. Une teneur en Mn appropriée peut obtenir plus de ferrite aciculaire. Cependant, un ajout excessif de Mn entraînera une vitesse de germination des joints de grains de bainite supérieure à la vitesse de germination intragranulaire de la ferrite aciculaire, ce qui augmentera la dureté de la soudure. La teneur en Mn est généralement contrôlée à 0.6 à 1.8 %.
3. Cr. À mesure que la teneur en Cr dans le métal fondu augmente, le nombre de ferrite aciculaire augmente, la microstructure de la soudure s'affine et la ferrite proeutectoïde dans la zone colonnaire et la zone à gros grains diminue. La ténacité au choc diminue avec l'augmentation de la teneur en Cu et augmente avec l'augmentation de la teneur en Cr. La teneur en Cr est généralement de 0.9 à 1.0 %.
4. Ti. La plage de teneur en Ti pour obtenir la combinaison optimale de structure et de performance d'impact est de 0.02 % à 0.05 %. Des études ont montré que lorsque la teneur en Ti dans le métal fondu est de 0.014% à 0.048%, la structure de soudure de la plaque Q235 est principalement composée de ferrite équiaxe et de ferrite aciculaire. Avec l'augmentation de la teneur en Ti, ferrite aciculaire L'augmentation de la teneur et la diminution de la longueur augmenteront la ténacité du métal fondu. Ceci est dû à la formation d'inclusions de TiO2 lorsque la teneur en Ti dans le métal fondu est supérieure à la teneur en Al, ce qui favorise la nucléation de la ferrite aciculaire.
5. B. Des expériences montrent que lorsque la teneur en B est comprise entre 0.0032 % et 0.0103 %, la ferrite aciculaire diminue avec l'augmentation de la teneur en B, et l'énergie d'impact est considérablement réduite. Ceci est dû à la diminution de la température eutectoïde causée par B. Cependant, si un Ti plus élevé est ajouté au fil de soudage et une alcalinité plus faible est assurée, et lorsque le rapport du bore à l'azote (B/N) dans le métal fondu est de la plage de 0.6 à 0.8, la formation d'aiguilles peut être bénéfique. Les inclusions d'oxydes contenant du Ti à nucléation ferrite peuvent obtenir une valeur de ténacité plus élevée pour le métal fondu; si le B/N est supérieur à 0.8, la ténacité au choc diminuera. La teneur en B est généralement contrôlée entre 0.003 et 0.006 %.
6. O. O est un élément d'impureté restrictif dans le métal fondu. Al, Mg et d'autres agents réducteurs puissants sont souvent ajoutés au métal fondu pour désoxyder et fixer l'azote, mais il est facile de générer des inclusions polygonales fragiles d'AlN, qui endommagent gravement la ténacité à basse température du métal fondu. Il est proposé dans la littérature que l'ajout d'une quantité appropriée de LiF au cœur de flux générera du Li3N avec N dans la zone d'arc, réduisant ainsi considérablement la teneur en N du métal fondu et réduisant le nombre d'inclusions nocives d'AlN. Il existe également un point de vue selon lequel la formation de la phase V(C, N) par précipitation de N et V peut favoriser la nucléation de la ferrite aciculaire. Il est également souligné dans la littérature que l'ajout de quantités appropriées de Fe2O3, MnO2, etc. au noyau peut augmenter la teneur en O dans le métal fondu, mais former des inclusions circulaires dominées par Al2O3, ce qui est encore propice à l'obtention de ferrite aciculaire . Organisation de la soudure. Il est généralement admis que dans la limite de Al/O = 0.45, une augmentation appropriée du rapport Al/O dans le métal fondu en acier faiblement allié peut favoriser la génération de plus d'inclusions avec une taille de 0.2 à 0.8 m, favoriser la nucléation de ferrite aciculaire, et donc la ténacité est favorable.
7. S. S est également un élément d'impureté restrictif dans le métal fondu, mais les particules de FeS contenant une petite quantité de Mn et de Cu sont efficaces pour la nucléation de la ferrite aciculaire.

De plus, le contrôle de la taille et de la forme des inclusions est également très important. Il est généralement admis que les particules sphériques principalement composées de MnS et d'autres phases amorphes d'une taille de 0.5 à 0.8 µm et d'une fine couche de TiO à la surface sont les plus avantageuses pour la nucléation aciculaire de ferrite.

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