ПРИРОДА УТВОРЕННЯ ГАРЯЧИХ ТА ХОЛОДНИХ ТРІЩИН ПРИ ВИСОКОШВІДКИСНОМУ ЗВАРЮВАННІ ТА НАПЛАВЛЕННІ

Анотація

На основі рентгеноструктурного аналізу, що проводився на дифрактометрі ДРОН-3 встановлено, що при електродуговому наплавленні, під дією дуги та термодеформаційного циклу, в наплавленому металі порушується рівновага, виникають мікроспотворення кристалічної решітки,  мікронапруги,  щільність дислокацій і утворюються зварювальні напруги.  Мікронапруги призводять до інтенсивного утворення і зростання тріщин.Природа утворення тріщин електромагнітна. Гарячі та холодні тріщини утворюються, коли зварювальні напруги стають більше за межу міцності, тому для підвищення тріщиностійкості необхідно забезпечити міиімальні зварювальні напруги. Кристалізаційні чи гарячі тріщини утворюються в інтервалі температур Тл – Тс, ліквідус  – солідус, близьких до лінії солідус,   внаслідок виникнення легкоплавкої евтектики FeS, температура плавлення якої Т_FeS=1150⁰ С. Гарячі тріщини утворюються  в температурному інтервалі крихкості ТІК, в якому значно знижується межа міцності. Для запобігання утворення гарячих тріщин і підвищення тріщиностійкості  високовуглецевих сталей, рекомендується проводити наплавлення буферного шару низьковуглецевим кремнемарганцевим дротом Зв08Г2С, який забезпечує зменшення температурного інтервалу крихкості, за рахунок  зниження вмісту сірки, шляхом зв’язування сірки в з’єднання MnS і високошвидкісного наплавлення на низькій погонній енергії, що знижує зварювальні  напруги і подрібнює  мікроструктуру, внаслідок зростання швидкості  кристалізації. При наплавленні високовуглецевих сталей, для запобігання утворення холодних і гарячих тріщин рекомендується спочатку проводити попередній і супутній підігрів до 250 – 300⁰ С і наплавлення буферного шару низьковуглецевим дротом, що  за рахунок дифузії вуглецю з основного металу в наплавлений зменшує вміст вуглецю, зварювальні  напруги, запобігає тріщинам, і підвищує тріщиностійкість. В природі все мимоволі рухається від більшого до меншого, елементи  рухаються з області з високою концентрацією в область з низькою концентрацією, що призводить до мимовільного вирівнювання концентрацій, тому вміст вуглецю в наплавленому металі зменшується, і тріщиностійкість підвищується. Рекомендовано наплавлення перших двох проходів буферного шару високовуглецевих сталей проводити низьковуглецевим дротом, що забезпечує зменшення вуглецю, за рахунок дифузії вуглецю з основного металу в наплавлений, в наплавленому металі утворюються пори,  внаслідок виділення СО.   Для запобігання утворення пір, при наплавленні перших  двох проходів буферного шару, рекоменовано  замість дроту Зв08А проводити наплавлення кремнемарганцевим дротом Зв08Г2С, який, за рахунок підвищеного вмісту кремнію та марганцю, що  мають велику спорідненість до кисню, забезпечують розкислення рідкого металу зварювальної ванни,  запобігають утворення пір СО і підвищують зносостійкість.Високошвидкісне наплавлення запобігає утворенню гарячих і холодних тріщин, зменшує погонну енергію, температурний інтервал крихкості, мікроспотворення кристалічної решітки, мікронапруги, зварювальні напруги, щільність дислокацій, збільшує швидкість зварювання та кристалізації, подрібнює мікроструктуру, скорочує міжатомну відстань,  підвищує міжтомні зв’язки,  тріщиностійкість та  зносостійкість. Розроблено процес наплавлення на низькій енергії робочих  валків прокатних станів з підігрівом і наплавленням  буферного шару зварювальним низьковуглеуевим кремнемарганцевм дротом Зв08Г2С, що забезпечує зменшення  температурного інтервалу крихкості, за рахунок зниження вмісту сірки,  шляхом зв’язування сірки в з’єднання MnS, запобігання утворення гарячих, холодних тріщин і пір, зниження енергії,  мікроспотворень кристалічної решітки, мікронапруг, зварювальних напруг, щільності дислокацій, підвищення швидкості наплавлення та кристалізації, подрібнення мікроструктури, зменшення міжатомної відстані,  підвищення міжатомних зв’язків,  тріщиностійкості та зносостійкості.