Диссертация (1026154), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Количество кремния в металле швасоставляет 1,24% и 1,77% при концентрации нитрида титана равной 0,03% и0,07% от массы металла шва соответственно (Рис. 4.16.).137Рис. 4.9.Химический состав металла шва при использовании проволоки Пп-П/Ni+TiN- массовое содержание кремния (Si масс.%)- массовое содержание марганца (Mn масс.%)ДГП 16% - доля участия ДГП в металле шва составляет 16% (серия А)ДГП 41% - доля участия ДГП в металле шва составляет 41% (серия Б)Наноразмерныйоксидалюминиятакжеоказываетвлияниенараспределение кремния и марганца в металле шва. При доле участия порошковойпроволоки в металле шва равной 16% (0,03% оксида алюминия от массы металлашва) обеспечивается 0,56% кремния и 1,14% марганца в металле шва.Увеличение доли участия присадочной проволоки до 41% (0,07% оксидаалюминия от массы металла шва) увеличивает содержание кремния до 0,74% имарганца до 1,37% (Рис.
4.17.).Обобщенные данные химического анализа представлены в Таблице 19.138Рис. 4.10.Химический состав металла шва при использовании проволоки Пп-П/Ni+Al2O3- массовое содержание кремния (Si масс.%)- массовое содержание марганца (Mn масс.%)ДГП 16% - доля участия ДГП в металле шва составляет 16% (серия А)ДГП 41% - доля участия ДГП в металле шва составляет 41% (серия Б)139Химический анализ изломов МШ, полученного при двухдуговой сварке,показал рост количества кремния и марганца в МШ в связи с переходом этихэлементов из шихты ПП. При этом наличие наноразмерных частиц в составешихты ПП не приводит к изменению количества кремния и марганца в МШ.Кроме того, при фрактографическом анализе изломов были обнаруженысферические (глобулярные) включения (Таблица 20), в состав которых входятэлементы, характерные для наноразмерных частиц (WC, Ti, Al), которыескапливаются в плоскости, по которой происходит разрушение.Глобулярныеполостинафрактограммахизломовобразцовпредположительно формируются за счет выпавшего глобулярного включения,оставшегося на ответной части излома.
Такое предположение связанно сналичием в химическом составе стенки полости элементов, использовавшихся вкачестве модификаторов (WC, Ti, Al).Стоит отметить что на поверхностях разрушения образцов с содержаниемнаноразмерного WC наблюдается меньшее количество включений.140Таблица 20.Включение и след от включения на фрактограммах образцов ссодержанием WC, TiN и Al2O3Содержание, масс.%ФрактограммаЭлементСлед отвключенияВключениеO12,5327,74Si6,6710,99Ti0,330,81Ni0,250,00O14,5135,63Si4,138,59Al0,250,5Ni0,300,00O10,1515,03Si0,974,76WC0,200,90Ni0,200,004.6. Анализ полученных результатовПроведенные исследования по макроструктуре, микроструктуре, оценкехимического состава и ударной вязкости металла шва позволяют сделать выводыо поведении наноразмерных частиц WC, TiN, Al2O3 в расплаве сварочной ванны,141а также сделать вывод о целесообразности применения той или иной схемыдуговой сварке под флюсом.
Кроме того, анализ полученных данных станетоснованием о технологических рекомендациях применения наноразмерныхчастиц.Введение наноразмерных частиц WC в хвостовую часть сварочной ванны всоставе присадочных порошковых проволок, позволяет предотвратить какдиссоциацию, так и окисление наноразмернхе частиц. Низкотемпературная зонаввода частиц карбида вольфрама позволяет не допустить диссоциациисоединения, а наличие кремния и марганца в составе шихты порошковыхпроволок позволяет предотвратить окисление этого соединения. Полученныеданные подтверждаются как химическим анализом металла шва, отсутствиемпор, а также фрактографическим анализом изломов образцов после испытанияна ударный изгиб Фрактографический анализ позволил оценить наличие и составнеметаллических включений в металле шва.
Кроме того, заметно благоприятноевлияние частиц карбида вольфрама на структуру металла шва. Так, при введениичастиц карбида вольфрама наблюдается снижение значений ширины первичныхкристаллов, а также снижение разброса этих значений. Кроме того, введениечастиц карбида вольфрама приводит к росту вязкой составляющей в плоскостиизлома. Все эти факторы приводят к незначительному изменению среднихзначений ударной вязкости, но при этом к существенной стабильности этогопараметра.Введение наноразмерныех частиц TiN при введении в хвостовую частьсварочной ванны приводит к частичной или полной диссоциации соединения. Обэтом свидетельствует и порообразование в металле шва, а также рост количествакремния в металле шва.
Диссоциация нитрида титана приводит к формированиюазота и титана, который частично раскисляет металл сварочной ванны, чтоприводит к сохранению кремния, а частично модифицирует металл сварочнойванны. Азот, выделившийся при диссоциации нитрида титана, формируетгазовые поры микронного размера. Появление пор малого размера приводит кувеличению разброса значений ударной вязкости. При этом, следует отметить,142модифицирующее действие, которое оказывает нитрид титана на структуруметалла шва. Частично сохранившееся наноразмерные частицы нитрида титана,а также микролегирование титаном, приводят к измельчению структуры металлашва, что в свою очередь не может не сказаться на средних значениях ударнойвязкости металла шва. Поэтому среднее значение ударной вязкости металла шваувеличивается при введении наноразмерных частиц нитрида титана в хвостовуючасть сварочной ванны.Введение наноразмерных частиц Al2O3 в хвостовую часть сварочной ванныв составе присадочной порошковой проволоки, как же, как и в случае нитридатитана.
Приводит к частичной или полной диссоциации соединения. В металлешва формируются поры микронного размера. Однако, наблюдается некотороемодифицирующее действие от ввода таких частиц, при этом стабилизацииразмеров первичных кристаллов не наблюдается. Эти факторы приводят к тому,что, не смотря на высокое среднее значение ударной вязкости металла шва,присутствует увеличенный разброс ее значений.Результаты, полученные с применением всех опробованных составовпорошковых проволок в качестве электродных по схеме двухдуговой сваркисущественно уступают тем показателям по ударной вязкости, которые былиполучены с применением ДГП.
Существенно больший перегрев приводит кинтенсивной диссоциации всех соединений еще на стадии капли, в результатечего элементы, способствующие формированию газовых пор, переходят вгазовый пузырь, а остальные продукты реакции переходят в расплав сварочнойванны и образуют неметаллических включений в металле шва. Неметаллическиевключения попадают в плоскость разрушения, при испытании на ударный изгиб,и таким образом приводят к снижению значений ударной вязкости. Лишь прииспользовании частиц нитрида титана наблюдаются некоторые всплески позначению ударной вязкости.Таким образом, применение разработанных порошковых проволок вкачестве электродных при реализации многодуговых процессов не эффективно.Целесообразно применение разработанных порошковых проволок в качестве143присадочных и при реализации схемы сварки с ДГП.
При этом, применениенаноразмерных частиц карбида вольфрама позволит существенно понизитьразброс значений ударной вязкости, а наноразмерные частица оксида алюминияпозволят повысить средние значения ударной вязкости металла шва безизменения разброса значений ударной вязкости. Однако, применение оксидаалюминия приводит к возникновению микропор. Применение в составеприсадочных порошковых проволоках частиц нитрида титана не обоснованно,т.к. эти частицы обладают низкой стабильностью в условиях сварочногопроцесса.4.7. Выводы по главе 41. Показано, что применение наноразмерных частиц карбида вольфрама,нитрида титана и оксида алюминия в составе электродной порошковойпроволокиприсваркеподфлюсомявляетсянецелесообразным,т.к.существенный перегрев наноразмерных частиц приводит к их полнойдиссоциации или окислению, в связи с чем происходит снижение ударнойвязкости металла шва;2.
На основании экспериментальных исследований установлено, чтонаноразмерные частицы нитрида титана, при введении их через порошковуюпроволоку в хвостовую часть сварочной ванны, склонны к частичной или полнойдиссоциации с образованием газовой фазы, что является причиной появленияпор. Средний диаметр пор при введении в сварочную ванну 0,03 масс.% и 0,07масс.% частиц нитрида титана составляет от 0,008 мм до 0,012ммсоответственно;3. Порообразование приводит к увеличению разброса ударной вязкости на32 % при введении 0,03 масс.% наноразмерных частиц нитрида титана, вопробованном количестве;4. Снижение ширины первичных кристаллов в металле шва при введении вхвостовую часть сварочной ванны наноразмерных частиц нитрида титана144приводит к увеличению среднего значения ударной вязкости на 50% и на 14%,при введении частиц в количестве 0,03 масс.% и 0,07 масс.% соответственно;5.
На основании экспериментальных исследований установлено, чтонаноразмерные частицы и оксида алюминия, при введении их через порошковуюпроволоку в хвостовую часть сварочной ванны, склонны к частичной или полнойдиссоциации с образованием газовой фазы, что является причиной появленияпор. Средний диаметр пор при введении в сварочную ванну 0,03 масс.% и 0,07масс.% частиц оксида алюминия составляет от 0,008 мм до 0,017ммсоответственно;6. Порообразование приводит к увеличению разброса ударной вязкости на25% при введении 0,03 масс.% наноразмерных частиц оксида алюминия, вопробованном количестве;7. При введении в хвостовую часть сварочной ванны наноразмерных частицнитрида титана и оксида алюминия, несмотря на протекание процессовдиссоциации, наблюдается эффект модифицирования, приводящий к снижениюшириныпервичныхкристалловв2раза.Эффектмодифицированияобеспечивается частичным сохранением наноразмерных частиц, а такжевоздействием химических элементов, выделившихся в процессе диссоциации (Tiи Al);8.
Снижение ширины первичных кристаллов в металле шва при введении вхвостовую часть сварочной ванны наноразмерных частиц оксида алюминияприводит к увеличению среднего значения ударной вязкости на 4% и на 69%,при введении частиц в количестве 0,03 масс.% и 0,07 масс.% соответственно;9. На основании экспериментальных исследований установлено, чтонаноразмерные частицы карбида вольфрама сохраняют свою стабильность привведении их в хвостовую часть сварочной ванны и проявляют модифицирующеевоздействие, что приводит к росту средних значений ударной вязкости металлашва и снижает разброс этих значений;10. Введение 0,03масс.% и 0,07масс.% карбида вольфрама в расплавхвостовой части сварочной ванны совместно с порошковой проволокой145приводит к снижению ширины первичных кристаллов в 2 раза и снижениюразброса этого значения на 30 - 50%;11.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
