Aliaje din sistemul Fe

Report
CURS MASTER
BAZELE PROCESELOR DE SUDARE SI LIPIRE
Dr.ing. IWE BODEA MARIUS
Email: [email protected]
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
Disciplină: BAZELE PROCESELOR DE SUDARE ŞI LIPIRE
Nr. ore prevăzut în ghidul IWE: 28 ore (14 ore curs şi 14 ore seminar)
Conţinut ghid IWE
2.3 Iron – carbon alloys
The metallurgical processes occurring in welding of iron carbon
alloys.
2.5 Behaviour of structural steels in fusion welding
The metallurgical fund. of welding of all types of structural
steels.
2.9 Structural (unalloyed) steels
The structural unalloyed steels and the effects of welding
processes on the weld joint.
2.17 Cast irons and steels
The metallurgy of the different types of cast irons and steels,
their application fields and weldability.
Durată
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă
Fundamente metalurgice ale sudării tuturor tipurilor de
oţeluri de rezistenţă.
Oţeluri nealiate
Oţeluri nealiate şi efectele procesului de sudare asupra
zonei sudate.
Fonte şi oţeluri
Aspecte metalurgice legate de sudabilitatea diferitelor
tipuri de fonte şi oţeluri şi domeniile lor de aplicaţii.
2.18 Copper and copper alloys
Cu şi aliaje pe bază de cupru
The metallurgy and the range of application and weldability of Aspecte metalurgice legate de sudabilitatea Cu şi a
copper and copper alloys.
aliajelor pe bază de cupru, domeniul de aplicaţie.
2.19 Nickel and nickel alloys
The metallurgy, the range of application and the weldability of
nickel and nickel alloys.
2.21 Titanium and other metals and alloys
The metallurgy, application fields and weldability of the
specified metals
Ni şi aliaje pe bază de nichel
Aspecte metalurgice legate de sudabilitatea Ni şi a
aliajelor pe bază de nichel.
Ti şi aliaje pe bază de Ti
Aspecte metalurgice legate de sudabilitatea Ti şi a aliajelor
pe bază de titan, domeniile lor de aplicaţie.
2 ore
2 ore
2 ore
2 ore
2 ore
2 ore
2 ore
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
Oteluri hipoeutectoide
Faze
Ferita = solutie solida Feα(C) – c.v.c.; max.
0.0218%C; (~80 – 90 HB, Rm≈250 – 300 MPa, A≈25
– 40 %);
Austenita = solutie solida Feγ(C) – c.f.c. (ductilitate
mare): max. 2.11%C, in aliajele binare nu apare la
temperatura ambianta;
Carburi = Cementita = compus chimic Fe3C are
6.67% C; duritate mare (>700 HB), fragilitate; Retea
ortorombica; ttop=1227˚C; tCurie = 213˚C
Perlita
Ledeburita
Constituenti eterogeni
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
Oteluri hipereutectoide
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
PERLITA
1. Perlita grosolana: lamelara (echilibru), globulara
(recoacere de globulizare) 180 – 220 HB, A max.=12%, Rm =
700 – 800 MPa; tenacitate mai mare la globulara
2. Perlita sorbitica: lamelara fina, obtinuta prin racirea
austenitei , max.280 HB, Rm peste 800 MPa
Sorbita: structura lamelara fina, orientata; obtinuta din
martensita, prin incalzire Rm peste 850 MPa, raport optim
rezistenta / tenacitate
3. Troostita: lamelara, foarte fina
~ 400 HB, rezistenta maxima a perlitelor (Rm>900 MPa)
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
De ce ne interesează aspectele
metalurgice la sudarea oţelurilor?
Oboseală, coroziune…
A $52.4 million settlement has been reached
between victims of a 2007 bridge collapse in
Minneapolis, Minnesota, and the engineering firm
responsible for the bridge's inspection, the victims'
attorneys said Monday. Thirteen people were killed in
the collapse, which occurred at rush hour.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
Zonele de transformări structurale la sudarea oţelurilor.
Zona
fragilităţii la
albastru
microscopic
nu diferă de
structura
metalului de
bază,
formaţiuni
mici de nitruri
se separă la
limitele de
grăunţi
(la măriri
obişnuite nu
sunt vizibili)
Zona de recristalizare
apare la oţelurile deformate la
rece, structură cu grăunţi feritici
recristalizaţi, echiaxiali pe lângă
perlită deformată
Zona de normalizare
structura formată din grăunţi
fini, echiaxiali ferito-perlitici,
are caracteristicile mecanice
cele mai bune
Zona de topire parţială
structură ferito-perlitică
aciculară (ptr. ↓ %C) sau
martensito-perlito-feritică
(ptr. ↑ %C)
Linia de topire
Zona transformărilor parţiale
structură feritico-perlitică, o parte
din ferită este netransformată
(aspectul feritei rămâne orientat
în şiruri după direcţia de
laminare)
Zona de supraîncălzire
structură grosolană feritoperlitică (tip
Wiedmannstatten) în care
pot apărea constituienţi de
călire (ptr. ↑ %C)
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
Creşterea limitei de
curgere este invers
proporţională cu
rădăcina din
dimensiunea medie d
a grăuntelui cristalin.
i reprezintă efortul
de frecare intern al
materialului.
Rezistenţa limitei de
grăunte K este o
măsură a influenţei
mărimii de grăunte
asupra mecanismelor
de deformare.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
În ciclul de încălzire-răcire la
sudare sursa termică se
deplasează cu viteză constantă în
direcţia de sudare, ceea ce
conduce la deplasarea băii de
sudare, respectiv a frontului de
solidificare odată cu sursa
termică. În zona cusăturii sudate
se petrec o serie de transformări
şi reacţii fizico-chimice în funcţie
de temperatură pentru oţelurile
carbon.
Variaţia proprietăţilor mecanice în îmbinarea sudată la metale pure
Compoziţia chimică şi
microstructura iniţială a
materialui sudat sunt elemente
care vor influenţa considerabil
evoluţia proprietăţilor mecanice
din îmbinarea sudată. Starea
metalurgică a materialului,
distribuţia şi natura incluziunilor,
cantitatea acestora, tratamentul
termic sau starea de tensiuni din
material, vor juca un rol foarte
important la formarea şi
proprietăţile microstructurii
îmbinării sudate.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
În lipsa unor incluziuni care să
frâneze fenomenul de creştere a
grăunţilor în zona supraîncălzită,
microstructura în ZIT şi cusătură va fi
formată din grăunţi grosolani, cu
rezistenţă mecanică scăzută şi cu
caracteristici de plasticitate ridicată.
Pe măsură ce grăunţii cristalini se
rafinează, devin mai fini, iar
caracteristicile de rezistenţă
mecanică cresc.
Variaţia proprietăţilor mecanice în îmbinarea sudată la
materiale durificate prin precipitare
În acest scop, deoarece alierea este
limitată la oţelurile destinate sudării,
creşterea rezistenţei mecanice este
preferabil să se producă prin
rafinarea microstructurii în cusătura
sudată şi ZIT. Acest lucru poate fi
realizat printr-o dozare precisă a
incluziunilor, în special oxigenul şi
prin microaliere cu Nb, Ti sau Al care
formează compuşi chimici stabili la
temperaturile foarte ridicate la
sudare şi astfel contribuie la
obţinerea unei microstructuri fine cu
bune proprietăţi mecanice.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Durificarea prin precipitare se datorează
reducerii solubilităţii unui element chimic
dizolvat în soluţia solidă datorită
micşorării temperaturii. Cu timpul, soluţia
solidă suprasaturată evoluează către o
stare termodinamică mai stabilă şi prin
difuzie se elimină elementul dizolvat care
formează o serie de precipitate
dispersate foarte fin în matricea metalică.
Datorită efectului de durificare decalat în
timp, fenomenul se mai numeşte
îmbătrânire, o creştere o proprietăţilor
mecanice de rezistenţă cât şi a celor de
plasticitate din cusătura sudată. Acest
lucru se datorează prezenţei precipitaţilor
care apar în microstructura materialului
şi care acţionează ca şi o barieră în calea
dislocaţiilor deoarece se plasează
preferenţial pe planele de alunecare a
matricei metalice.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
În cusătura sudată, structura va fi formată de grăunţi
cristalini puternic alungiţi după gradientul de
temperatură, iar funcţie de viteza de sudare,
transferul termic prin conducţie în materialul de bază,
localizarea impurităţilor prin fenomenul de segregare
chimică este diferită. Apar forţe ascensionale care
agită baia de sudare în sensul opus forţelor
electromagnetice şi antrenează astfel impurităţile fie
spre suprafaţa cusăturii sudate, fie în adâncimea băii
de sudare în funcţie de raportul acestor forţe.
Procesul de germinare din baia de sudare joacă
un rol extrem de important asupra procesului de
formare a microstructurii în cusătura sudată. Mai
multe centre de cristalizare vor acţiona favorabil
pentru obţinerea unei microstructuri rafinate cu
grăunţi cristalini fini, care aşa cum am văzut sunt
o condiţie esenţială pentru atingerea unor valori
ridicate de rezistenţă mecanică. În această etapă,
prezenţa unor compuşi chimici stabili termic la
temperatura ridicată, precum Ti2O3, sau NbO2 vor
avea o influenţă majoră.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
Procesele fizico-chimice din baia de sudare
Studiile efectuate
până în prezent au
arătat că conţinutul
optim pentru oxigen
se situează la cca. 120
ppm, iar cel de titan
la cca. 80 ppm. Mici
cantităţi de bor sau
vanadiu pot avea o
influenţă
asemănătoare, însă
peste aceste limite
reduc foarte rapid
rezilienţa materialului,
iar pentru îmbinările
sudate de foarte
multe ori această
proprietate mecanică
este esenţială în
exploatare.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor.
Influenţa unor elemente microstructurale asupra procesului
de germinare
Energia liberă
corespunzător
germinării eterogene
creşte în raport cu
defectele din reţeaua
cristalină. Pentru
obţinerea unei
microstructuri optime
din punct de vedere al
caracteristicilor
mecanice, trebuie
dirijat procesul de
sudare prin parametrii
tehnologici, respectiv
materialul de bază şi
adaos ales astfel încât
să se obţină o cantitate
maximală de ferită
aciculară.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Molibdenul în cantităţi de până la
0,5% de masă, are o influenţă
pozitivă asupra blocării
segregaţiei impurităţilor la limita
de grăunte, fenomen care
afectează negativ rezistenţa la
oboseală a oţelurilor, dar şi
rezilienţa.
Manganul are un efect pozitiv
pentru creşterea rezistenţei
mecanice şi totodată are un
puternic efect dezoxidant, motiv
pentru care se găseşte şi în
compoziţia materialelor de
adaos.
Cromul în procente de până la
1,5% are efect pozitiv asupra
caracteristicilor mecanice şi
îmbunătăţeşte comportarea la
coroziune a oţelurilor.
Diagrama TTT la răcire continuă pentru sudarea oţelurilor
În final trebuie menţionat că
creşterea conţinutului de carbon
şi a elementelor de aliere conduc
la scăderea sudabilităţii oţelurilor,
lucru cuantificat prin conţinutul
de carbon echivalent.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Secţiunile hexagonale
reprezintă secţiuni prin
grăunţii columnari de
austenită. La limita
grăunţilor de austenită
apar centrele de
nucleaţie pentru ferita
alotromorfă sau
proeutectoidă,
respectiv ferita care se
separă din austenită
înaintea reacţiei
eutectoide prin care se
formează perlita,
amestecul mecanic de
ferită şi cementită.
Mecanismul formării microstructurii la cristalizarea băii de
sudare şi influenţa unor elemente asupra procesului de
formare a feritei aciculare în oţelurile feritice
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Mecanismul formării microstructurii la cristalizarea băii de
sudare şi influenţa unor elemente asupra procesului de
formare a feritei aciculare în oţelurile feritice
VARIANTA a)
Formarea unui strat de ferită
alotromorfă este prima etapă
din secvenţa de transformări
structurale care urmează.
Această transformare se
produce prin difuzie şi
modifică limitele grăunţilor de
austenită din care se separă.
Tot la limita grăunţilor de
austenită se produce o
transformare fără difuzie prin
care se formează pachete de
ferită Widmansttäten, care
însă nu pot depăşi limitele
grăunţilor de austenită din
care se separă. Aspectul
morfologic este sub formă de
pachete grosolane aciculare
alungite în direcţia de creştere.
Ferita Widmansttäten este
suprasaturată în carbon,
deoarece se formează fără
difuzie. În această variantă,
cantitatea de ferită aciculară
este redusă.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
VARIANTA b)
pentru valori optime ale
conţinutului elementelor de
aliere, a timpului Δt8-5 , a
conţinutului de oxigen şi
pentru dimensiuni moderate
ale grăunţilor de austenită,
cantitatea de ferită aciculară
este maximă. Ferita aciculară
este ultima fază care se separă
şi este în competiţie cu
formarea feritei
Widmansttäten. De remarcat
că este nevoie de formarea
unui strat subţire de ferită
alotromorfă iniţial şi o
cantitate optimă de incluziuni
care servesc ca şi centre de
nucleaţie pentru ferita
aciculară.
Mecanismul formării microstructurii la cristalizarea băii de
sudare şi influenţa unor elemente asupra procesului de
formare a feritei aciculare în oţelurile feritice
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
VARIANTA c)
la viteze mici de răcire şi
conţinut redus de incluziuni,
structura austenitică este
grosolană şi se produc cantităţi
foarte mici de ferită aciculară,
structura fiind mai apropiată
de cea de echilibru.
Mecanismul formării microstructurii la cristalizarea băii de
sudare şi influenţa unor elemente asupra procesului de
formare a feritei aciculare în oţelurile feritice
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
În diagrama TTT
pentru sudare a
oţelului structural
S355J2G3 se poate
remarca modificarea
structurii din cusătura
sudată, respectiv
creşterea durităţii de
la valori de 215HV30
pentru structuri
apropiate de cele de
echilibru, la valori ce
depăşesc 400HV30 în
cazul unor viteze mari
de răcire ce se
corespund unor timpi
Δt8-5 sub 10 secunde.
Efectul vitezei de răcire asupra structurii şi proprietăţilor
mecanice ale materialului din îmbinările sudate.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Densitatea de energie la procesele de sudare.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Influenţa
densităţii de
energie a fluxului
termic la sudare
asupra aspectului
şi pătrunderii
cusăturii în MB,
ZIT, tensiuni,
deformaţii.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Influenţa densităţii de
energie a fluxului termic la
sudare asupra aspectului şi
pătrunderii cusăturii în MB,
ZIT, tensiuni, deformaţii.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Influenţa proprietăţilor de material
(conductivitatea termică) asupra
apariţiei tensiunilor şi deformaţiilor în
material, ca urmare a gradientului de
temperatură dintre zone reci-calde.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Influenţa timpului Δt8-5 asupra proprietăţilor
mecanice de rezistenţă a cusăturii sudate la
oţeluri.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
În orice algoritm matematic utilizat pentru calcularea temperaturii de preîncălzire
necesară prevenirii fisurării asistate de hidrogen în ZIT, efectul compoziţiei chimice
trebuie considerat. O metodă convenabilă şi eficientă de cuantificare a compoziţiei
chimice printr-un singur parametru (număr) este metoda carbonului echivalent. În
decursul timpului s-au propus o serie de relaţii pentru calcularea carbonului echivalent,
pentru atingerea unor obiective diferite. Cele mai utilizate metode de calcul pentru
evaluarea riscului de fisurare asitată de hidrogen, sunt Pcm, CEIIW şi CEn.
CEIIW este cea mai utilizată
deoarece evaluează precis
călibilitatea oţelurilor
convenţionale. Se utilizează în
cazul sudării oţelurilor carbon şi
C-Mn, în vreme ce formula Pcm
este utilizată în cazul sudării
oţelurilor moderne slab aliate cu
conţinut redus de carbon.
În formula Pcm este Ni nu ponderează susceptibilitatea la fisurare
asistată de H2 în măsura cu care contribuie la creşterea călibilităţii
("Ni/60” este utilizat în Pcm, în timp ce “Ni/15” este utilizat în
CEIIW). Cr şi Mn măresc susceptibilitatea la fisurare asistată de H2 şi
călibilitatea oţelului, amândoi parametrii Pcm şi CEIIW sunt puternic
influenţate de aceste elemente. Formula mai recentă CEn se aplică
atât oţelurilor tradiţionale (acoperite de CEIIW), cât şi celor mai
moderne oţeluri slab aliate (acoperite de formula Pcm), datorită
funcţiei hiperbolice din componenţa formulei şi a factorului f(C).
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Oţeluri cu granulaţie fină normalizate
La aceste oteluri prin precipitarea unor carburi, nitruri sau carbonitruri dispersate
fin in timpul racirii din zona austenitica se obtine o structura ferito-perlitica fina.
Pentru exemplificare se prezinta structura otelului cu granulatie fina normalizat
S355N (figura 2) comparativ cu cea a otelului nealiat normalizat S355J2+N (figura 3).
Preluat din curs ASR pentru sudor IWE
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Preluat din curs ASR pentru sudor IWE
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Oţeluri cu granulaţie fină călite şi revenite
La aceste oţeluri se obţine o creştere a rezistenţei, în afara mecanismelor de aliere cunoscute, printr-un
tratament de călire în apă şi revenire. Având în vedere structura care rezultă prin acest tratament,
oţelurile se cunosc şi sub numele de oţeluri cu granulaţie fină martensitice, respectiv bainitice. Oţelurile
cu granulaţie fină călite şi revenite se remarcă prin următoarele caracteristici principale: sunt aliate cu Cr
(≤1,5%) şi Ni (≤2%), au limita de curgere în domeniul 450-960 MPa (max. 1300 MPa), conţinutul maxim de
carbon este 0,22% şi sunt microaliate cu B, Nb, Ti, V. Prezintă o tenacitate bună chiar şi la temperaturi
negative.
In figura 11 si figura 12 se prezinta microstructura unui otel calit si revenit marca S690Q respectiv pentru
comparare microstructura unui otel nealiat normalizat marca S355J2+N.
Preluat din curs ASR pentru sudor IWE
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Comportarea la sudare a oţelurilor de rezistenţă depinde de limita de curgere a
materialului. La sudare trebuie considerată cu atenţie sensibilitatea materialului la fisurare
la rece. Indiferent de marca oţelului, la sudare este necesar un control al căldurii
introduse în material şi, în mod special, a temperaturii de preîncălzire.
În general, la sudarea oţelurilor cu
granulaţie fină de inaltă rezistenţă
trebuie respectate următoarele reguli:
-efectuarea sudării în mai multe treceri pentru
a asigura obţinerea unei tenacităţi bune în ZIT
şi cusătură (sudarea într-un strat sau cu
pendulare ar compromite tenacitatea);
depunerea trecerilor se face de la marginea
sudurii spre centru pentru a asigura un
tratament termic asupra ZIT
- sudurile de prindere provizorie se realizează
la grosimi peste 12mm cu preîncălzire (100150⁰C, in funcţie de grosime)
-incălziri locale pot conduce la fisurare; pentru
evitare se va preîncălzi;(încălzire locală
periculoasă poate apare şi în timpul polizării
materialului)
-amorsarea arcului electric în afara zonei sudurii
nu este permisă
- datorită pericolului de fisurare la rece
examinarea nedistructivă a imbinării sudate se va
face la cel puţin 24 h de la sudare.
In principiu, pot fi aplicate toate procedeele
de sudare moderne. Regulile de sudare de
bază sunt indicate în standardul EN 1011.
Preluat din curs ASR pentru sudor IWE
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
The effects of
the chemical
composition
which is
marked by the
carbon
equivalent
CET, the plate
thickness d, the
hydrogen
content of the
weld metal HD
and the heat
input Q are
considered.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Oţelurile laminate termomecanic au fost create în scopul îmbunătăţirii sudabilităţii, fiind caracterizate printr-un conţinut mai redus de
carbon, dar şi printr-o microstructură cu grăunţi fini ce asigură caracteristici de rezistenţă mecanică superioare comparativ cu oţelurile
normalizate. Procesul de laminare se încheie la temperaturi superioare de 700°C, necesitând însă forţe mai mari pentru operaţia de
laminare, datorită temperaturilor mai mici în care se desfăşoară procesul.
Transformarea martensitică are loc după deformarea plastică a oţelului în domeniul de temperatură cu structură austenitică metastabilă.
Eficienţa acestei tehnici s-a mărit prin dezvoltarea metodei de răcire accelerată (AC) care permite controlul transformărilor microstructurale
nu numai din timpul laminării la cald, ci până în stadiul final al produsului. Răcirea accelerată este utilizată mai ales în procesul de laminare a
tablelor de grosime mare. Viteza de răcire este superioară vitezei de răcire în aer, inferioară însă vitezei de răcire specifice călirii.
LN
CR
LF
DQ+T
CR+ACC
LN
LN
LN
LF
Răcire
cu apă
LF
Revenire
LN Laminare normală
LF Laminare finisare
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
La oţelurile laminate termomecanic
rezistenţa dorită se obţine prin
combinarea procesului de laminare şi
tratament termic. Conţinutul de carbon
este scăzut, astel încât microstructura
practic nu conţine perlită şi de aceea,
oţelurile sunt cunoscute şi ca oţeluri cu
granulaţie fină cu perlită redusă sau fără
perlită.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Oţel laminat termomecanic marca S460M
Cu scopul de a compensa scăderea rezistenţei
cauzată de reducerea conţinutului de carbon,
aceste oţeluri sunt elaborate având o
granulaţie extrem de fină, obţinută prin
introducerea unor elemente de microaliere,
cum ar fi niobiu, titan şi de vanadiu.
Oţel nealiat normalizat marca S355J2+N
Tratamentul termomecanic (TM) este o metodă
de laminare care permite compensarea
efectelor conţinutului scăzut de carbon printr-o
durificare prin precipitare şi o rafinare a
granulaţiei. El reprezintă o combinare a unor
proceduri mecanice şi termice. Secvenţele
finale ale procesului de laminare se realizează
într-un domeniu de temperatură în care nu se
produce recristalizarea austenitei (850-750°C).
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
TMCP (Thermo-Mechanical
Control Process) technology, which
combines a controlled-rolling
method and a controlled – cooling
method, has contributed to further
improvement of the high-strength
and high-performance
characteristics of steel plates.
Today’s steel plates are produced
not by the ordinary rolling method,
but by TMCP technology, which
incorporates micro-structural
control suitable for higher strength
and thickness, together with
advanced micro-alloying
technology.
The application of TMCP for bridge steel started around 1996 when the HPS (High-Performance Steel) began to be used in
the construction of bridges. The production of HPS’s by TMCP is expected to steadily increase as the use of HPS for bridge
applications also increases.
The characteristics of TMCP from a metallurgical point of view are grain refining and formation of a fine bainitic
microstructure, which are both induced by the controlled rolling and controlled cooling process. These micro-structural
control methods raise the yield strength and the toughness simultaneously so that alloys can be saved by TMCP and the
Pcm value can be lowered in comparison with the conventional rolling process.
As a result, TMCP steels have better weldability than conventional steels. Because it saves alloys and lowers Pcm value,
TMCP offers various advantages to steels such as heavy gaging and acceptance of high heat-input welding. Some 780 MPa
class steels of low Pcm, which are produced by direct quenching and tempering or the precipitation hardening process, were
used in the Akashi-Kaikyo Bridge.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
HTUFF sunt o serie de mărci de oţeluri
patentate de către producătorul japonez
Nippon Steel & Sumitomo Metal, care se
caracterizează printr-o înaltă tenacitate în ZIT
în condiţiile sudării acestor oţeluri cu procedee
de înaltă productivitate (energie liniară de
sudare f. mare, ex. sudare în baie de zgură).
Aceste mărci de oţel se utilizează la construcţia
navelor maritime sau la realizarea unor
structuri puternic solicitate, poduri, platforme
off-shore de exploatare petrol, gaze etc.
În vederea satisfacerii cerinţelor procedeelor de sudare de înaltă productivitate (cu energie liniară
foarte mare), s-au dezvoltat o clasă de oţeluri laminate cu grosime ridicată, de înaltă rezistenţă
mecanică (490-590 MPa) şi tenacitate superioară asigurată în ZIT a îmbinărilor sudate. Se urmăreşte
utilizarea unor procedee de sudare cu randament ridicat de depunere şi obţinerea unei granulaţii fine
în ZIT, ce asigură tenacitate superioară a construcţiei sudate.
În oţelurile HTUFF, la elaborare sunt dispersate nanoparticule de oxizi şi sulfuri de Ca şi Mg ce asigură
o stabilitate termică foarte mare (superioară temp. de 1400˚C). Aceste incluziuni fin distribuite în
masa oţelului, împiedică creşterea grăuntelui de austenită la încălzire în vecinătatea liniei de topire,
având un efect puternic de rafinare a microstructurii, ceea ce conduce la obţinerea unei granulaţii
foarte fine în ZIT, unde la oţelurile uzuale apar grăunţi grosolani cu caracteristici mecanice inferioare.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.
Aliaje din sistemul Fe-Fe3C
Procese metalurgice care au loc la sudarea oţelurilor. Comportarea în timpul sudării a oţelurilor de rezistenţă.

similar documents