Диссертация (1025596), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Для анализа структурныхсоставляющих сварных соединений в работе использован метод количественнойметаллографии [108].В микроструктуре металла шва образца №1 (без TiO2) феррит представленигольчатой и полигональной составляющей, а также в виде оторочек по границамбывших аустенитных зёрен. Полигональный феррит присутствует как в теле зерна,так и по границам. Игольчатый феррит в структуре бейнита мелкодисперсный (Рис.4.15, а).Исходная структура образца №1 характеризуется повышенным содержаниемхрупких составляющих (блочный феррит, феррит Видманштетта, верхний бейнит).Внутризеренный феррит формируется как в виде бейнитной фазы, так и вформе массивного феррита.
Феррит по границам зерен выделяется как в видеигольчатой фазы, так и в виде феррита Видманштетта. (Рис. 4.15, а). Швы с такойструктурой характеризуются низким уровнем вязкости и пластичности.105а) Образец №1 (без TiO2)б) Образец №2(c участием МХП, полученной в смесителе «пьяная бочка», TiO2=0,4%)в) Образец №3(c участием МХП, полученной в планетарной мельнице TiO2=0,4%)Рис.
4.15. Макроструктура центральной части корневого прохода (зона №2) образцов1 (а), 2 (б), 3 (в) (увеличение ´397)106В микроструктуре образца №2 (с TiO2 = 0,4% (низкоэнергетическийсмеситель)) полигональный феррит практически отсутствует, при этом игольчатыйферрит мелкодисперсный. Нижний бейнит равномерный и плотный (Рис.
4.15, б). Вмикроструктуре образца №3 (с TiO2 = 0,4% (планетарная мельница)) полигональныйферрит присутствует как в теле аустенитного зерна, так и по его границам.Игольчатый феррит мелкодисперсный. Структура метала шва с МХП, полученной впланетарной мельнице характеризуется (Таблица 17) сниженным содержимымхрупких составляющих (блочный феррит, феррит Видманштетта, верхнийбейнит).Образец №1Без TiO2Образец №2МХП(«пьяная бочка»)TiO2 = 0,4%Образец №3МХП(«планетарная мельница»)TiO2 = 0,4%Рис.
4.16. Микроструктура металла корневого шва, выполненного с МХП,изготовленной по сравниваемым технологиям (увеличение ´397):1 – контрольный образец, сваренный с гранулятом без добавления TiO2(средний размер зерна dср = 8мкм), 2 – образец, сваренный с МХП,приготовленной по старой технологии (dср = 8 мкм); 3 – образец, сваренный сМХП, приготовленной по новой технологии (dср = 4 мкм). Средний размер зернаопределяли методом секущей [106]107Такжеформируетсяигольчатыйферритсболееблагоприятнымкоэффициентом формы (L/B) 3 – 5 и длиной игл до 5 мкм в сравнении с исходнойструктурой образца №1 (Рис. 4.15, а).
Швы с такой структурой характеризуютсясочетанием достаточно высокого уровня показателей вязкости, пластичности ипрочности.Металлографические исследования показали [91], что при сварке с МХП,изготовленной по новой технологии в шве формируется мелкозернистаяструктура с линейным размером зерна в 2 раза меньшим, чем при сварке постарой технологии (Рис.
4.16).1084.5.3. Анализ неметаллических включений в металле шваИсследованиенеметаллическихвключенийпроводилинанетравленыхмикрошлифах согласно ГОСТ 1778. Данные по неметаллическим включениям всварных швах, выполненных с МХП без TiO2 (образец №1), с МХП, полученной всмесителе «пьяная бочка» с 0,4% TiO2 (образец №2), с МХП, полученной впланетарной мельнице с 0,4% TiO2 (образец №3) приведены в Таблице 18 и наРис. 4.17.Таблица 18.Неметаллические включения в сварных швах№ образцаОбразец №1(без TiO2)Образец №2(c участием МХП, полученной в смесителе«пьяная бочка», TiO2=0,4%)Образец №3(c участием МХП, полученной в планетарноймельнице, TiO2=0,4%)Бал загрязнения неметаллическимивключениямиОксиды Силикаты Сульфиды Нитриды310124002200Как видно из Таблицы 18, в металле швов преобладают оксидные исиликатные включения, загрязненность сварных швов не превышает максимальнодопустимого балла №5. В основном металле наблюдаются наиболее крупныевключения.
В металле шва во всех последующих образцах оксиды и силикаты имеютзначительно меньшие размеры и равномерно распределены по всему сечению шва(Рис. 4.17, а, б). Наименьшее количество загрязнений наблюдали в шве образца №3,выполненного с МХП, изготовленной по новой технологии (Рис. 4.17, в).109а) Образец №1(без TiO2)б) Образец №2(c участием МХП,полученной всмесителе «пьянаябочка», TiO2=0,4%)в) Образец №3(c участием МХП,полученной впланетарной мельницеTiO2=0,4%)Рис.
4.17. Неметаллические включения при анализе центральной части корневогопрохода (зона №2) образцов 1 (а), 2 (б), 3 (в) (увеличение ´397)110В образце №1 присутствуют неметаллические включения, в основном силикаты инитриды, оценивающиеся 1 баллом по шкале ГОСТ 1778-70, а также присутствуютоксидные включения 3 балла.В образце №2, полученном c участием МХП, произведенной по существующейтехнологии в смесителе «пьяная бочка», TiO2=0,4% тоже присутствуют неметаллическиевключения по степени загрязненности оксидами, нитридами и силикатами.
По характерураспределения неметаллических включений и их размерам образец №2 подобен образцу№1 (Рис. 4.17, а, б).Однако в образце №3 (Рис. 4.17, в), полученном с участием МХП, произведеннойпо новой технологии в планетарной мельнице и фактической концетрацией TiO2=0,4%,обнаружены гетерогенные включения с ядром из Al2O3 и оболочкой из TiN. Введениемодифицирующей добавки TiO2 в составе МХП, полученной по новой технологии впланетарной мельнице, приводит к снижению уровня загрязненности неметаллическимивключениями, снижая их количество и уменьшая размер.
Связано это, вероятно, с тем,что модифицирующая добавка TiO2, вводимая в составе МХП в сварной шов,измельчена до наноразмерного порядка.4.6. Исследование влияния технологии получения МХП на химическийсостав металла шва4.6.1. Методика и оборудование для анализа химического состава металлашваХимический анализ металла шва на содержание Ti, Mn, Si и Al проводили нафотоэлектрической спектральной установке МФС-8, а содержание серы и углерода –на анализаторе CS-800 фирмы «ELTRA». Анализ был проведен в центральных зонахкорневого и облицовочного шва (Рис.
4.18) [93, 98, 99].111Рис. 4.18. Зоны химического анализа металла шваХимический состав материалов, применяемых при сварке образцов, ирезультаты химического анализа металла исследуемых швов представлены вТаблицах 18, 19 и 20.Таблица 18.Химический состав стали 10ХСНД и проволоки марки Св-10НМАМатериалСталь 10 ХСНДГОСТ 19282-73ПроволокаСв 10НМАГОСТ 2246-70Содержание элементов в %%CrNiCuCMnSiдо 0,120,5-0,80,8-1,10,6-0,90,5-0,80,070,120,4-0,70,120,35<0,21,0-1,5MoSP0,4-0,6-<0,04<0,035-0,40,55<0,025<0,02Таблица 19.Химический состав флюса АН-47Флюс АН-47ГОСТ 9087–81SiO228-33MnO11-18Содержание элементов в %%CaF2Al2O3TiO2ZrO28-139-134-71,1-2,5Fe2O30,5-3,0P<0,08112Таблица 20.Результаты химического анализа металла швов№п/пВариант приготовленияМХП1Без добавки TiO22Существующая технологиядобавка TiO2 в МХП 0,4%3Новая технология добавкаTiO2 в МХП 0,4% (масс)4Без добавки TiO25Существующая технологиядобавка TiO2 в МХП 0,4%6Новая технология добавкаTiO2 в МХП 0,4% (масс)ЗонаанализаКорневойшовКорневойшовКорневойшовОблицовочный шовОблицовочный шовОблицовочный шовTiСодержание элементов в %%MnSiAlCS0,0050,730,630,030,0880,0150,0070,700,650,080,0770,0150,0100,640,610,080,0800,0070,0050,950,460,040,0700,0210,0050,960,490,080,0700,0210,0070,940,540,070,0700,01Расположениеисследованных зон4.6.2.
Обсуждение результатов химического анализаХимический состав металла исследуемых швов свидетельствует о том, что введениедиоксида титана через присадку обеспечивает более высокую концентрацию титана в швепо сравнению с контрольным образцом (в 1,4 раза при подготовке МХП в стандартномсмесителе и в 2 раза при подготовке в планетарной мельнице) (Таблица 20, Рис. 4.19).Концентрация углерода, марганца и кремния во всех исследованных образцах малоотличается от концентрации этих элементов в контрольном образце. Вместе с тем,содержание алюминия и серы в шве при добавке диоксида титана существенно меняется.Рис.
4.19. Концентрация титана, алюминия и серы в металле шва1 – гранулят без добавки диоксида титана; 2 – МХП, изготовленная в смесителе; 3 –МХП, изготовленная в планетарной мельнице.113Во всех исследованных образцах, по сравнению с контрольным, концентрацияалюминия и в корневом, и в облицовочном швах возросла в 2–2,5 раза, а серы –уменьшилась в 1,5–2 раза (Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
