Звягінцева Ганна Віталіївна. Структурні та фазові перетворення в жароміцних нікелевих сплавах і їх роль в утворенні тріщин в зварних з"єднаннях

Краткое описание

Звягінцева Ганна Віталіївна. Структурні та фазові перетворення в жароміцних нікелевих сплавах і їх роль в утворенні тріщин в зварних з"єднаннях. : Дис... канд. наук: 05.16.01 - 2007.

Звягінцева Г.В. Структурні та фазові перетворення в жароміцних нікелевих сплавах і їх роль в утворенні тріщин в зварних з’єднаннях.-Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.16.01-«Металознавство й термічна обробка металів»
Дисертаційна робота присвячена дослідженню основних фізико-хімічних процесів, що відбуваються в зоні термічного впливу зварного зєднання нікелевих сплавів під дією зварювального циклу. Систематизовано експериментальні результати, що визначають імовірність появи й місця розташування тріщин у зварних зєднаннях нікелевих сплавів з різним ступенем легування. Проведені дослідження механізму утворення та розповсюдження тріщин в ЗТВ зварного з’єднання при зварюванні плавленням.
Визначено, що в момент проходження зварювальної дуги в ЗТВ метала біля лінії сплавлення утвориться зона з повністю аустенітною структурою, де відбуваються фазові перетворення за схемою: g+ggg+g, і яка відповідає розмірам температурного інтервалу TL Tsolvus, тобто залежить від ступеня легування матеріалу, температури й часу перебування матеріалу вище температури повного розчинення часток g’-фази. Виходячи із цього, розглянуті процеси розчинення й коагуляції часток g-фази у високолегованих сплавів з вмістом g-фази більше 45 % при високотемпературному нагріванні. Визначено, що уповільнюючи швидкість охолодження з температур повного розчинення з 20 С/хв до 0,2 С/хв можна підвищити відносне подовженняdв інтервалі провалу пластичності в 2-2,5 рази. При цьому розмір часток g-фази змінюється відповідно з 0,1...0,15 мкм до 1...3 мкм.
Було розроблено та випробувано методики оцінки комплексу характеристик тріщиностійкості, міцності та пластичності. Розроблено рекомендації з оптимізації розмірів часток g-фази з метою підвищення пластичних властивостей нікелевих сплавів.
Отримані дані дають можливість поліпшити стійкість до утворення тріщин в ЗТВ зварних з’єднань обмежено зварюваних нікелевих сплавів при зварюванні плавленням за допомогою керування структурними складовими до операції зврювння та під час одержання званого з’єднання.

1.В процесі зварювання в жароміцних нікелевих сплавах із вмістом g-фази від 8 % до 60 % в зоні термічного впливу, в результаті (g+g)g(g+g) перетворення утворюються тріщини по границям зерен. Розміри зони, в якій відбуваються фазові перетворення залежать від ступеня легування твердого розчину, температури й часу перебування матеріалу вище температури повного розчинення часток g-фази (Tsolvus). Наявність дрібних часток g-фази, що знов утворилися під час охолодження і мають розмір 0,05...0,15 мкм (розмір часток g-фази в основному металі 0,4...0,9 мкм), призводить до підвищення щільності дислокацій та вірогідності утворення тріщин і, як наслідок, збільшенню міцності та рівня залишкових напружень II роду на границі g/g фаз та І роду на мікрорівні.
2. З підвищенням у нікелевих сплавах сумарного відсотка вмісту g-утворюючих легуючих елементів (Al+Ti+Nb+Hf) від 2,44 % до 9,5 % збільшується процентний вміст часток, що виділилися при охолодженні g-фази, від 8,2 % до 57 %, підвищується температура початку розчинення g-фази (Тп.р.) із Тп.р.= 730 С до Тп.р.= 860 С, і кінця розчинення (Тк.р.) g-фази із Тк.р.= 850 С до Тк.р.= 1230 С, розширюється також температурний інтервал між початком і кінцем g+ggg+g перетворення з 120 С до 370 С.
3. Збільшення розмірів часток g-фази в аустенитній матриці до 3 мкм за рахунок уповільнення швидкості охолодження від температур повного розчинення дає можливість підвищити пластичність металу, його релаксаційну спроможність, знизити щільність дислокацій та значно підвищити стійкість до утворення тріщин в ЗТВ зварного з’єднання.
4. Показано, що зниженя пластичності в інтервалі температур 600...850С в полікристалічному сплаві ЧС-70 с 50 % g-фази пов’язано з низькою деформаційною спроможністю та утворенням МоО3, а в інтервалі температур вище Tsolvus із утворенням матричної рідкої фази по границям зерен та досягненням нульової пластичності при температурах близьких до температур плавлення.
5. Розроблено технологічні рекомендації, що підвищують стійкість високолегованих нікелевих сплавів проти утворення тріщин в ЗТВ за рахунок коагуляції частинок g-фази та їх розподілу по тілу зерна шляхом попередньої термообробки, зниженням погонної енергії (до 350 Дж/мм) та обмеженням під час зварювання перебування виробу в температурному інтервалі провалу пластичності (600-850 С).