Термические циклы и особенности распада аустенита при лазерно-гибридной сварке сталей класса прочности К52 и К60

Abstract

Лазерно-гибридная сварка (далее ЛГС) является передовой высокопроизводительной технологией получения неразъемного соединения. На качество сварного соединения ЛГС влияют фазовые превращения, термический цикл сварки и микроструктура сварного шва и зоны термического влияния. В статье экспериментально определены термические циклы и отображены результаты кинетики распада аустенита при применении технологии лазерно-гибридной сварки в сочетании с многодуговой автоматической сваркой под флюсом. Определены скорости охлаждения, влияющие на изменение свойств зоны термического влияния сварных соединений из стали трубного сортамента класса прочности К52 и К60. В первой части статьи представлены объекты исследования, химический состав и технологии, при которых были получены сварные соединения. Вторая часть статьи раскрывает методику исследования, в которой отображены образцы и описаны действия с инструментом и приборами, с помощью которых были зафиксированы параметры термических циклов и скорости охлаждения. В третьей части показаны особенности формирования структурно-фазового состава сварных соединений с помощью таблиц, диаграмм и микроструктур зон термического влияния при разных скоростях охлаждения. Установлено, что в результате лазерно-гибридной сварки в ЗТВ распад аустенита в исследованных сталях протекает в основном в мартенситной области. А твердость металла шва и зоны термического влияния исследованных сталей составляет порядка 350–360 HV, что повышает вероятность образования закалочных структур в сварных швах и может привести к образованию трещин. Выявлено, что нормативное значение твердости может быть обеспечено, если скорость охлаждения металла при лазерно-гибридной сварке не превысит 20 °С/с. Laser-hybrid welding (LHW) is an advanced high-performance technology for obtaining all-inone connections. Phase transformations, thermal welding cycle and microstructures of a welding seam and of a heat-affect zone (HAZ) influence on the quality of welding joint of LHW. This article defines experimentally the thermal cycles and shows the results of kinetics of austenite decomposition at the usage of technology of LHW combined with the multi-arc automatic welding under flux. There were defined cooling rates influencing the change of properties of heataffected zone of welded joints of steel in tube sorts with strength class K52 and K60. First part of the paper presents objects of investigations, chemical composition and technologies under which the welded joints were obtained. The second part of the article shows a method of investigation which reflects samples and operations with instruments, equipment with the help of which parameters of thermal cycles and cooling rates were fixed. The third part shows the peculiarities of formation of structure-phase composition of welded joints with the help of tables, diagrams and microstructures of heat-affected zones at various cooling rates. We found that in the result of LHW in HAZ the decomposition of austenite in the studied steels is 350–360 HV, which increases the probability of formation of hardening structures in welded joints and may lead to crack formation. It is revealed the normative value of hardness can be provided if the metal cooling rate at LHW do not exceed 20 °C/c.