Способ термической обработки сварных соединений

 

Союз -Советски к

Социапистическик

Республик

О П И С А Н И Е ()870459

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 27.12.79 (2)) 2859161у22 02 (51}Щ Кд с присоелинением заявки №

С 21 D 9/50

Вкудауствскиьй квиктвт

СССР ао авлви кмврвтвккв н откриткй (23) Приоритет (53} УДК621.785..79(088.8) Опубликовано 07. 10,8 1. Бюллетень № 3 7

Дата опубликования описания 07.10 81

М. С. Кенис, B. Д. Нуяндин, Б. Ф. Трахтенберг, Ат Н. Макимов -» и Е. А. Якубович

1 с=.. (72) Авторы изобретения

Куйбышевский политехнический институт им. В. В (7) ) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ

СОЕДИНЕНИЙ

Изобретение относится к способам термической обработки сварных соединений из углеродистых сталей и может быть использовано для повышения эксплуатационной надежности сварных конструкций.

Известны способы термической обраS ботки сварных соединений, по которым перед закалкой и после нее осуществляют отпуск, либо между двумя закалками производят подогрев в. межкритическом интервале температур (1). тО

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ термической обработки сварных соединений, включающий двойную закалку путем

IS ускоренного нагрева до температуры аустенизации и охлаждения водой и отпуск всего иэделия $2), Известный способ обеспечивает повыше. ние ударной вязкости и снижение хладно20 ломкости. Недостатком способа являются сравнительно низкие значения прочностных свойств, что делает его малоэффективным для придания сварным соединениям

2 комплекса свойств, определяющих высокий уровень конструктивной прочности.

11елью изобретения является повышение конструктивной прочности сварного соединения, т.е. придание ему повышенной ударной вязкости в сечетании со срав нительно высоким пределом прочности.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе термообработки сварных соединений, включающем двойную закалку и отпуск, дополнительно проводят термоциклирование с нагревом до 680»

700 С и охлаждением в воду. Термоцико лирование может,. проводиться как до пер. вой закалки, так и между первой и второй эакалками. В отдельных случаях тер»моциклирование полезно проводить н до первой закалки и после нее.

При термоциклировании перед закалкой при нагреве до 680-700 С с охлажденио ем в воду происходит релаксация сварочных напряжений 2-1-го рода и пластическая деформация объемов при охлаждении.

В результате снимаются пиковые локаль4;в 43

870!

ЗО

50 )ые капряжения. Активируются центры превращения Ф в А и П Л при нагреве под закалку, и процессы диффузии протекают более равномерно по объему. Предварительная подготовка приводит к разрыхлению матрицы за счет увеличения концентраций вакансий. Это позволяет последующий нагрев под закалку осушествить до более низких чи.) обычно, температур и сократить время выдержки при закалке.

В микроструктуре сварного соединения практически ке каблюдается ферр.;.. ;ой прослойки, так как углерод ке успевает перераспределиться, дкффундировать вследствие низких температур и малого времени процесса. О:.,4еченное предопределяет повышенную про кость сварного шва, Термоцкхлнровакче между) двумя закал ками более эффективно: в условиях, когда необходимо уме )ьшить степень неоднородности структуры по объему шва и околошовкой зоны строчечность, вкутризеренную ликвацию, карбидную гшквацию). При этом первая закалка приводит к получению мартенситной структуры, что сопровождается большим объемным эффектом и ин генсивкыми сдвигами в матрице.

Сдвигсвые образования приводят к интеисив")ому переносу ))-.омов (дрейф в поле сил). С другой стороны, большие стоуктурные напр:.жения на границе карбидов н матриц6! могут IIpH вести как к резру шенцю отдел,ных карбидов, так и к нарушению порядка чх расположения, цалучэкногс ир основе термического цикла сварки. Отмеченнсе изменяет двигаюшие силы на границе матрица-карбидь!.

Высокая плотность дислокаций в мартенсите и ловы)це)гнея концентрация вакансий способствует повышению подвижности элементов. Текил) образом, растут как дрейфовые., -.àK и. диффузионные составляющие.

Состояние матрицы после первой закалKK отличается повышенным значением сво бодной энергии. В этой связи нагрев выше A для поВторкой закалки из M:=, òe

С5 нситного со-:тояния приводит к ранней рекристаллизации и интенсивному росту зеркао

Проведение 2W-х кратного термоцнклирования с нагревом до 680-700 С, выдержкой 3-5 мин и охлаждением в водг предотврашает интенсивный рост зерка, обеспечивает быстрый распад неравновесных структур и зоне сварки. Такая термсьобработка приводит к релахсацион)!ы)-! процессам в матрице. Эти процессы вк);.з( идиот: интенсивный распад пересышекког

4 твердого раствора на большом числе центров в разрыхленной матрице: снятие пиковых напряжений путем плести Ip(кой деформации микрообъемов вокруг выделений на границах зерен.

В результе;:е 2- 3-х кратного промежуточного термоциклирования матрица будет находиться в состоянии с повышенным количеством мелкодисперсных карбидов и с разрыхленными участками карбидов вмесf о прежних густых скоплений. Соответственно при нагреве под вторую закалку процессы растворения карбидов будут протекать более ускоренно в условиях подавления рекристеллизационных процессов.

При этом за счет растворения карбидов будет обеспечено повышение степени легированности мартенсита. и соответствувс шее повышение прочности, а также вь сокий уровень ударной вязкости за счет мелкозернистой структуры.

llpv. термоциклированн)и до и после первой закалки процессы, протекаюшне в зоне сварки, принципиально не отличаются от выше изложенных. Термоцв)клировакие до и после первой закалки позволяет дополнительно повысить прочность и ударную вязкос-.ь сварного соединения.

Экспериментально обосновано, =.го нагрев при термоциклнрованин наиболее целесообразно .осушествлятr до температур

680-(L.,O С, так кек при этом ))оеспочивается наибсльшая активация центров преврашения Ф+М и П Л. Оптимальное Ко» личествэ циклов составляет 2 З,так кек при увеличении циклов термоциклировакия заметного повышения прочности и ударной вязкости не происходит, однако возрастают затраты энергии на нагрев и увеличивается время процесса, что снижает его технико-экономические показа. гели.

Пример. Проводилась термическая обработка сварных соединекий из углеродистой стали 40, толшикой 6-20 мм.

Сварное соединение подвергалось двойной закалке и отпуску и дополнительно

2-кратному термоциклированию с нагре вом до 700 вС с выдержкой 5 мин o последуюшим охлаждением в воду. Термоциклирование проводилось до лервой закалки, после первой закалки до и после

P первой закалки. Закалка проводилась с нагревом до 880 С с выдержкой 15 мин о и охлаждением в воду, после чего провоО дился отпуск при 600 С в течение часа.

Для получения сравнительных данных параллельно проводилась терл!ообработка однотипного сварного шва по известному

870459 6

После термообработки проводилось определение прочностных свойг в сварных соединений. Данные сведены в --аблицу. способу — двойная закалка с нагревом до

880 С и охлаждением водой и отпуск при

600 С в течение часа.

По прототипу

31

3,5

5,6

По предлагаемому способу по пунктам 1 и 2

4,4

По пункту 3

По пункту 4

34

6,9

36

4,8

6,9

Таким образом, предлагаемый способ термообработки сварных соединений обеспечивает голучение выского комплекса прочностных и пластических свойств, предопределяющих Высокую конструктивную прочность и эксплуатационную надежность сварных конструкций. По сравнению с про. .тотипом увеличение прочности достигает

20%. Зто позволяет при изготовлении сварно-литых конструкций снизить их металлоемкость в среднем HB 10-15%. Например, при использовании предложенного способа для изготовления спирально-шовHbIx труб (толшина стенки до 100 мм, диаметр трубы 1040 мм) представляется возможность снизить необходимую толщину стенки на 15% без снижения конструктивной прочности труб.

- . Способ термической обработки сварных соединений, преимушественно из угСоставитель А. Секей

Редактор Н. Ахмедова Техред T.Èàòî÷êà

Корректор М. Демчик

Заказ 8678/53 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-Й5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения леродистых сталей, включающий двойную закалку и отпуск, о т л и ч а ю Ш и йс я тем, что, с целью повышения конст25 руктивной прочности, дополнительно производят термоциклирование нагревом до о

680-700 С и охлаждением водой, 2.Способпоп. 1, отли чаюш и и с я тем, что термоциклирование

30 производят перед первой закалкой.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юш и и с я тем, что термоциклирование производят после первой закалки. з3 4. Способ по и. 1, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что термоциклирование производят до и после первой закалки.

Источники информации, 4р принятые во внимание при экспертизе

1. Земзин В. Н. и Шрон P. 3.. Термическая обработка и свойства сварных соединений. Л., Машиностроение, 1 978.

2. Авторское свидетельство С< СР

N 500272, кл. С 21D 9/52, 1976.