La optimización de la composición de los consumibles de soldadura de acero de alta resistencia y baja aleación

La dirección de optimización de la estructura de soldadura de acero de alta resistencia y baja aleación es generar más ferrita acicular. Los estudios han demostrado que la ferrita acicular tiene un tamaño de grano fino y una alta densidad de dislocaciones. Cuando su contenido es superior al 65% y el tamaño medio de la malla es de aproximadamente 1 μm, el metal de soldadura puede tener una resistencia y tenacidad excelentes.

¿Cómo obtener la organización anterior?

El diseño apropiado de la composición de la aleación del material de soldadura es la clave.

1. C. El contenido de C generalmente se controla entre el 0.05% y el 0.10%, y el equivalente de carbono es inferior a 0.39. En este rango, se pueden generar ferrita de listones laterales y ferrita acicular, y la zona de recalentamiento de la soldadura se transforma en ferrita masiva equiaxial.
2. Minnesota. El manganeso tiene dos efectos opuestos sobre el refinamiento y el endurecimiento del metal de soldadura. Un contenido adecuado de Mn puede obtener ferrita más acicular. Sin embargo, la adición excesiva de Mn hará que la tasa de nucleación de la bainita en el límite de grano sea mayor que la tasa de nucleación intragranular de la ferrita acicular, lo que aumentará la dureza de la soldadura. El contenido de Mn se controla generalmente entre 0.6 y 1.8%.
3. Cr. A medida que aumenta el contenido de Cr en el metal de soldadura, aumenta el número de ferrita acicular, la microestructura de la soldadura se refina y la ferrita proeutectoide en la zona columnar y la zona de grano grueso disminuye. La tenacidad al impacto disminuye con el aumento del contenido de Cu y aumenta con el aumento del contenido de Cr. El contenido de Cr es generalmente de 0.9 a 1.0%.
4. Ti. El rango de contenido de Ti para obtener la combinación óptima de estructura y desempeño de impacto es de 0.02% a 0.05%. Los estudios han demostrado que cuando el contenido de Ti en el metal de soldadura es de 0.014% a 0.048%, la estructura de soldadura de la placa Q235 se compone principalmente de ferrita equiaxial y ferrita acicular. Con el aumento del contenido de Ti, ferrita acicular El aumento del contenido y la disminución de la longitud incrementará la tenacidad del metal de soldadura. Esto se debe a la formación de inclusiones de TiO2 cuando el contenido de Ti en el metal de soldadura es más alto que el contenido de Al, lo que conduce a la nucleación de ferrita acicular.
5. B. Los experimentos muestran que cuando el contenido de B está entre 0.0032% y 0.0103%, la ferrita acicular disminuye con el aumento del contenido de B y la energía de impacto se reduce significativamente. Esto se debe a la disminución de la temperatura eutectoide causada por B. Sin embargo, si se agrega mayor Ti al alambre de soldadura y se asegura una menor alcalinidad, y cuando la relación de boro a nitrógeno (B / N) en el metal de soldadura es de en el rango de 0.6 a 0.8, la formación de agujas puede ser beneficiosa. Las inclusiones de óxido que contienen Ti nucleadas con ferrita pueden obtener un valor de tenacidad al impacto más alto para el metal de soldadura; si el B / N es superior a 0.8, la resistencia al impacto disminuirá. El contenido de B generalmente se controla entre 0.003 ± 0.006%.
6. O. O es un elemento de impureza restrictiva en el metal de soldadura. A menudo se añaden Al, Mg y otros agentes reductores fuertes al metal de soldadura para desoxidar y fijar el nitrógeno, pero es fácil generar inclusiones frágiles de AlN poligonales, que dañan seriamente la tenacidad a baja temperatura del metal de soldadura. Se propone en la literatura que agregar una cantidad apropiada de LiF al núcleo del fundente generará Li3N con N en la zona del arco, reduciendo así significativamente el contenido de N en el metal de soldadura y reduciendo el número de inclusiones de AlN dañinas. También existe la opinión de que la formación de la fase V (C, N) por precipitación de N y V puede promover la nucleación de ferrita acicular. También se señala en la literatura que la adición de cantidades apropiadas de Fe2O3, MnO2, etc. al núcleo puede aumentar el contenido de O en el metal de soldadura, pero formar inclusiones circulares dominadas por Al2O3, que aún conduce a la obtención de ferrita acicular. . Organización de la soldadura. Generalmente se cree que dentro del límite de Al / O = 0.45, un aumento apropiado en la relación Al / O en el metal de soldadura de acero de baja aleación puede promover la generación de más inclusiones con un tamaño de 0.2 a 0.8 μm, promover la nucleación de ferrita acicular, por lo que la tenacidad es favorable.
7. S. S también es un elemento de impureza restrictiva en el metal de soldadura, pero las partículas de FeS que contienen una pequeña cantidad de Mn y Cu son eficaces para la nucleación de ferrita acicular.

Además, el control del tamaño y la forma de las inclusiones también es muy importante. Generalmente se cree que las partículas esféricas compuestas principalmente de MnS y otras fases amorfas con un tamaño de 0.5-0.8 µm y una capa fina de TiO en la superficie son las más ventajosas para la nucleación de ferrita acicular.

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