Особливості формування структури і властивостей зони термічного впливу зварних з’єднань із мікролегованих будівельних сталей

Abstract

UK: Дисертаційна робота присвячена встановленню взаємозв’язку між механізмами структуроутворення та механічними властивостями листів після раціонального режиму контрольованої прокатки сталей 09Г2С та 10ХСНД та структуроутворенням і механічними властивостями в зоні термічного впливу та основного металу після зварювання за найбільш розповсюдженими при будівництві режимами. Розглянуто вплив наддрібної зеренної структури, отриманої після раціонального режиму контрольованої прокатки, на зону термічного впливу, яка забезпечує стабілізацію в’язкісних властивостей за рахунок формування дислокаційної субструктури аустеніту та фериту. Експериментально показано, що після раціонального режиму контрольованої прокатки та подальшого зварювання сталей 09Г2С та 10ХСНД в середовищі захисних газів та автоматичного зварювання під флюсом руйнування зразків відбувається по основному металу, розташованому далеко від зварного шва і супроводжується значними пластичними деформаціями.

RU: Диссертация посвящена установлению взаимосвязи между механизмами структурообразования и механическими свойствами листов после лабораторного режима усовершенствованной контролируемой прокатки сталей 09Г2С и 10ХСНД и структурообразованием и механическими свойствами в зоне термического влияния и основного металла после сварки по наиболее распространенным при строительстве режимам. Рассмотрено влияние сверхмелкой зеренной структуры полученной после лабораторного эксперимента по усовершенствованию режима контролируемой прокатки на зону термического влияния, которая обеспечивает стабилизацию вязкостных свойств за счет формирования дислокационной субструктуры аустенита и феррита. Экспериментально показано, что после лабораторного эксперимента по усовершенствованию режима контролируемой прокатки и последующей сварки сталей 09Г2С и 10ХСНД в среде защитных газов и автоматической сварки под флюсом, разрушения образцов происходит по основному металлу, вдали от сварного шва и сопровождается значительными пластическими деформациями. Увеличение числа центров зарождения ферритной фазы, выравнивает структуру и свойства в трех направлениях, что актуально в случае применения листового проката в строительных конструкциях. Металлографическая оценка показала, что после лабораторного эксперимента по усовершенствованию режима контролируемой прокатки, ферритная составляющая сталей 09Г2С и 10ХСНД стала более дисперсной по сравнению с производством при классической горячей прокатки. Также для обеих сталей наблюдается полное исчезновение перлитной полосчастости. Это произошло за счет зарождения новых зерен доэвтектоидного феррита не только на большеугловых границах, но и на дислокационных субграницах аустенита. Зерна доэвтектоидного феррита, которые выделяются, фиксируют дислокационную субструктуру блокируя рекристаллизацию и рост зерен аустенита. Дальнейшая деформация в межкритическом интервале температур и ниже не только сохраняет субструктуру в феррите, но и увеличивает её, что в свою очередь приводит к образованию сверхмелкой конечной субструктуры феррита и перлита. Впервые для стали 10ХСНД было предложено контролируемую прокатку по усовершенствованному режиму (в основу режима взято сохранения дислокационной структуры аустенита и сохранение дислокационной субструктуры феррита в межкритическом интервале температур). Впервые для стали 10ХСНД предложен усовершенствованный режим контролируемой прокатки, который раскрывает дополнительные резервные возможности реализации чистовой клети на повышение и стабилизацию механических свойств толстолистового проката (основой которой является теоретическая концепция влияния формирования и сохранения дислокационной структуры аустенита, а затем феррита в зоне термического воздействия). Впервые для стали 09Г2С и 10ХСНД режим контролируемой прокатки направлен на сохранение дислокационной субструктуры аустенита и феррита в диапазоне температур между 850...715 °С (это реализуется за счет повышения дробности деформации в черновой и чистовой клети, уменьшением температуры конца деформации в черновой клети и увеличением температуры начала деформации в чистовой клети). Впервые для сварных изделий из стали 10ХСНД было получено механические свойства на уровне предела текучести 680...690 МПа, что реализовано за счет сохранения устойчивой дислокационной субструктуры аустенита и феррита при изготовлении и сварке (это реализуется за счет формирования сверхмелкой феррито-перлитной структуры, повышение механических свойств в зоне со сфероидезованим перлитом и снижением риска хрупкого разрушения в зоне формирования дуальной феррито-мартенситной структуры).

EN: The dissertation for a scientific degree of the candidate of technical sciences (doctor of philosophy) on a specialty 05.02.01 «Materials science» (13 – Mechanical engineering). – State Higher Educational Establishment «Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture», Ministry of Education and Science of Ukraine, Dnipro, 2020. The dissertation is devoted to establishing the interconnection between the mechanisms of structure formation and mechanical properties of sheets after laboratory control of advanced controlled rolling of steels 09G2S and 10HSND and structure formation and mechanical properties in the zone of thermal influence and base metal after welding according to the most common construction modes. The influence of the very small grain structure obtained after the laboratory experiment to improve the mode of controlled rolling on the thermal influence zone, which provides stabilization of viscosity properties due to the formation of the dislocation substructure of austenite and ferrite, is considered. It is experimentally shown that after a laboratory experiment to improve the mode of controlled rolling and further welding of steels 09G2S and 10HSND in a protective gas environment and automatic submerged arc welding, the destruction of samples occurs on the base metal, located far from the weld and accompanied by significant plastic deformation.