Učinak unosa topline kod zavarivanja: Sveobuhvatni podaci istraživanja

This post covers the effect of welding heat input on weld metal and HAZ toughness, hardness, microstructure and mechanical properties based on a research paper.

Utjecaj unosa topline kod zavarivanja

Unos topline unutar zavarene kupke i kapljice uključuje prijenos topline kondukcijom, konvekcijom i omskim zagrijavanjem.

Unos topline za određeni proces ovisi o energiji luka i učinkovitosti procesa zavarivanja. Unos topline kod zavarivanja odgovoran je za toplinske učinke na metal zavara i zonu utjecaja topline (HAZ).

Effect of heat input on toughness (CVN)

Na žilavost metala zavara utječu unos topline, kemijski sastav, mikrostruktura i brzina hlađenja zavara. Nizak unos topline rezultira brzim hlađenjem i može imati mikrostrukturu visoke žilavosti u zavaru, dok visok unos topline rezultira sporijim hlađenjem, ali rezultira vrlo grubim HAZ-om s niskom žilavošću zavara.

Istraživači su otkrili da je unos topline (HI) u rasponu od 2 kJ/mm za optimalna svojstva žilavosti u metalu zavara C-Mn kemije.

Povećanje unosa topline rezultiralo je povećanom veličinom kuglica i širinom stupčastih zrna s povećanjem proeutektoidnog ferita zamjenom igličastog ferita na štetu svojstava žilavosti.

Smanjenje vlačne čvrstoće što je rezultiralo većim unosom topline dovelo je do rasta zrna u ponovno zagrijanim područjima zamjenjujući i zone grubih i finih zrna. Povećanje unosa topline rezultiralo je većim razmakom staničnih dendritičnih stanica, smanjenim igličastim feritom i grubljim igličastim feritnim letvicama.

niže vrijednosti unosa topline nude bolje rezultate žilavosti u usporedbi s većim unosom topline u HSLA čeličnom zavarivanju.

Veliki unos topline rezultira značajnim smanjenjem igličastog ferita s grubo zrnatom strukturom u metalu zavara što je rezultiralo značajnim smanjenjem svojstava žilavosti metala zavara na 0°C. Igličasti ferit u mikrostrukturi značajno utječe na svojstva niskotemperaturne žilavosti.

Povećanje igličastog ferita daje povećanje svojstava žilavosti. Stoga niža vrijednost unosa topline pogoduje rastu igličastog ferita (u metalu šava je koristan za veća svojstva žilavosti jer veći unos topline rezultira u fazi koja je više kontrolirana difuzijom tijekom skrućivanja (transformacija iz austenitnog u ferit) i smanjenju igličastog ferita zbog kontrolirane difuzije.

Nizak unos topline rezultira brzim hlađenjem u blizini temperature A1 od igličastog ferita koji je ravnomjerniji.

Utjecaj unosa topline na vlačnu čvrstoću

Vlačna čvrstoća (TS) i granica tečenja (YS) metala zavara smanjuju se s porastom vrijednosti unosa topline. Očito, veliki unos topline proizvodi sporiju brzinu hlađenja, čime se dobiva mekana mikrostruktura sa smanjenom granicom tečenja.

U ASTM A572 gr. 50 materijal koji ima sličan kemijski sastav kao SA516 Gr. 70 s velikim unosom topline SAW zavari prijavili su unos topline kao glavni čimbenik koji pridonosi mikrostrukturnim svojstvima.

Veliki unos topline (7,8 kJ/mm-14,3 kJ/mm) proizveo je vrlo nisku razinu igličastog ferita s povećanjem primarnog ferita i agregata ferit-karbida. Donja slika pokazuje da igličasti ferit i ferit druge faze imaju strmo smanjenje s povećanjem vrijednosti unosa topline s 4,8 kJ/mm na 14,3 kJ/mm u SAW zavarivanju.

Na donjoj slici prikazane su promjene u mikrostrukturi metala zavara koje su nastale zbog povećanja unosa topline. Pri ulaznoj vrijednosti topline od 4,8 kJ/mm, udio igličastog ferita na visokoj razini u usporedbi je s vrlo niskim razinama za visok unos topline od 14,3 kJ/mm.

Ovo smanjenje igličastog ferita prati porast primarnog ferita i ferit-karbidnih agregata.

Gornja slika prikazuje mikrostrukturu niskolegiranog čelika s niskim udjelom ugljika s dominantnom prisutnošću igličastog ferita. Desna strana prikazuje strukturu pri većem povećanju s crnim mrljama kao inkluzijama.

analizirali su da nizak unos topline s većim prolazima zavara stvara feritnu strukturu naspram formiranja grafitne strukture zbog velikog unosa topline s manjim brojem prolaza zavara u zoni zavarivanja materijala SA 516 Gr 70 korištenjem SAW procesa.

Povećanje HI rezultiralo je smanjenjem vrijednosti tvrdoće zavara. Najmanji unos topline proizveo je najveću tvrdoću, a povećanje vrijednosti unosa topline rezultira smanjenjem tvrdoće.

Termički ciklus zavarivanja utječe na osnovni metal u blizini metala zavarivanja koji je podignut na temperaturu iznad gornje kritične temperature. To se područje naziva zona utjecaja topline (HAZ).

Tvrdoća ZUT-a ovisi o kemijskom sastavu i brzini hlađenja. Kritična brzina hlađenja materijala smanjuje se s povećanjem sadržaja ugljika. Ako sadržaj ugljika prijeđe oko 0,25 %C i brzina hlađenja prijeđe određenu minimalnu vrijednost, koja se naziva kritična brzina hlađenja, u ZUT će se formirati martenzit.

Tvrdoća materijala koji je zagrijan na svoju gornju kritičnu temperaturu, npr. temperaturu otvrdnjavanja (tj. 860° za 0,2 C, 770° C za 0,7 C) i ohlađen, funkcija je sastava materijala i brzine hlađenja . (npr. kada se ohladi pri njihovim kritičnim brzinama hlađenja, čelik od 0,3C imao bi tvrdoću od 640 HV, a čelik od 0,7C imao bi tvrdoću od 920 HV.)

Sporiji stupanj hlađenja dao bi manju tvrdoću. Dodavanje legirajućih elemenata smanjuje kritičnu brzinu hlađenja i može uzrokovati otvrdnjavanje s blagim kaljenjem (npr. čelici koji se kale u ulju i zraku).

Kritična brzina hlađenja čelika od 0,42C, 0,55Mn je 5000°C/s. Dodavanje mangana da se dobije sastav od 0,4C 1,6Mn mijenja kritičnu brzinu hlađenja na 50°C/sek. Za smanjenje tvrdoće zone utjecaja topline (ZUT) važno je smanjiti brzinu hlađenja na prihvatljivu granicu.

The influence of high heat input during welding

Visoki unos topline rezultira sporijim hlađenjem, ali rezultira vrlo grubom ZUT s slabom žilavošću zavara.

Visoki unos topline rezultira povećanom veličinom kuglica i širinom stupčastih zrna s povećanjem proeutektoidnog ferita zamjenom igličastog ferita na štetu svojstava žilavosti.

Visoki unos topline kod zavarivanja rezultira:

• Smanjena žilavost metala zavara
• Smanjena granica razvlačenja
• Loša HAZ žilavost
• Ferit s velikim zrnom
• Smanjenje tvrdoće zavara i HAZ-a

Učinak niskog unosa topline kod zavarivanja

Nizak unos topline rezultira brzim hlađenjem i može imati mikrostrukturu visoke žilavosti u zavarenom spoju.

Općenito, nizak unos topline u zavarivanju rezultira:

• Poboljšan metal zavara i žilavost ZUT-a
• Povećanje granice razvlačenja
• pospješuje stvaranje igličastog ferita
• Povećanje tvrdoće zavara

Similar posts

1. Što je zona utjecaja topline ili ZUT u zavarivanju i širina ZUT-a
2. Što je Delong dijagram i njegova upotreba?
3. Što je unos topline u zavarivanju, njegova formula, online kalkulator i jedinica
4. Što je slom puzanja i koje su faze puzanja?
5. Koja je razlika između legura koje se mogu toplinski obrađivati ​​i legura koje se ne mogu toplinski obrađivati?

Open this in UX Builder to add and edit content