Спосіб термічної обробки зварного виробу із сталей

1 Спосіб термічної обробки зварного виробу із сталей, переважно високоміцних, що включає загартування та відпуск, який відрізняється тим, що після відпуску зварний шов та/або зону оплавлення, ЗТВ і прилеглі ділянки виробу шириною до 2 ширин шва нагрівають одно- чи багаторазово дугою 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що нагрівання здійснюють з оплавленням поверхні 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що нагрівання здійснюють з досягненням температур аустенізацм металу 4 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що нагрівання здійснюють нижче температур аустенізацм металу 5 Спосіб за будь-яким з пп 1-3, який відрізняється тим, що після нагрівання з оплавленням поверхні чи до температур аустенізацм металу здійснюють нагрівання нижче температур аустенізацм О Винахід відноситься до зварювального виробництва і може знайти застосування при виготовленні зварних конструкцій та виробів із сталей Відомо спосіб термічної обробки зварного з'єднання аргоно-дуговим сплавленням біляшовноі зони зварного шва з наступним дробеструменевим очистним обробленням і поверхневим пластичним деформуванням, згідно якого після оплавлення вироб піддають очиотній дробеотруменевій обробці при куті падіння шроту до оброблюваної поверхні не меншому за 70° (авт, свідоцтво СРСР №779422 КЛ С21D 9/50) Подано також заявку на спосіб обробки зварного з'єднання дуговим нагріванням, згідно якого зварне з'єднання сталей, переважно які загартовуються, або окр&мі його ділянки нагрівають одно- чи багаторазово до різник температур, уникаючи підплавлення розосередженням дм дуги поперечними чи круговими коливаннями та подовженням м до 3-15мм Перед дуговими нагріваннями з уникненням підплавлення можна здійснювати дугове нагрівання s підплавленням (заявка №98074087 від 24 07,98) Ці способи належать до аналогів Відомо способи термічної обробки виробів із конструкційних і високовуглецевих сталей, зокрема зварних, які включають загартування від температури повної аустенізацм та відпуск (авторські свідоцтва СРСР №492571 клО21О 9/50 і №1 488,323 C21D 1/78, 9/52) За прототип прийнято спосіб термічної обробки зварного виробу із конструкційних сталей N492571, який включає аустенізацію при температурі на 100-120л0 вище за температуру точки Асз, охолодження після аустенізацм із швидкістю вище критичної та відпуск при 550-600°С з охолодженням в маслі Після термічної обробки згідно прототипу шов, зона оплавлення і ЗТВ (зона термічного впливу від зварювання), які складають зварне з'єднання, можуть мати менші показники МІЦНОСТІ, пластичності та в'язкості, НІЖ ОСНОВНИЙ метал (сталь, що зварюється) Для компенсації цього недоліку збільшують товщину шва подаванням в зварювальну ванну електродного чи присаджувального металу, Але утворення концентратору напружень в МІСЦІ переходу від потовщення шва до основного металу призводить до передчасного руйнування зварного з'єднання при багаторазових навантаженнях виробу, ю 00 00 48285 В основу винаходу покладено завдання удосконалення відомого способу термічної обробки зварного виробу із сталей, переважно високоміцних, що включає загартування та відпуск, локальним короткочасним нагріванням найслабіших ділянок зварного виробу після відпуску, що поліпшує структуру та властивості металу, а відтак підвищує роботоспроможнють виробу Суть винаходу полягав в тому, що в способі термічної обробки зварного виробу із сталей, переважно високоміцних, що включає загартування та відпуск, після відпуску зварний шов та/або зону сплавлення, ЗТВ і прилеглі ділянки виробу шириною до 2 ширин шва нагрівають одно- чи багаторазово дугою Нагрівання здійснюють з оплавленням поверхні, без оплавлення з досягненням температур аустенізації чи нижче температур ауотенізацм або спочатку з оплавленням поверхні чи до аустенізації металу, а потім - нижче температур ауотенізацм Місцеве нагрівання виробу дугою призводить до змінений структури та властивостей металу Нагріванням з оплавленням чи з досягненням температур аустенізації металу створюють передумови для загартування при наступному швидкісному охолодженні, завдяки чому шов і прилеглі ділянки зміцнюються При нагріванні нижче температур аустенізації відбувається короткочасний відпуск, який сприяє пом'якшенню та підвищенню пластичних властивостей металу Виконанням нагрівання нижче температур аустенізаци після нагрівання з оплавленням чи з досягненням температур ауотенізаци досягається найкраще сполучення механічних властивостей металу і де-яке зниження рівня напруженості металу від попередніх нагрівань Ефект дугових нагрівань в цілому підвищується із збільшенням їх КІЛЬКОСТІ Необхідність місцевої дугової обробки шва та/або зони сплавлення, ЗТВ і прилеглих ділянок шириною до 2 ширин шва спричинене тим, що руйнування зварного виробу при різних навантаженнях відбуваються переважно по цим місцям, З більшості достатньо проводити дугові нагрівання тільки складових чи всього з'єднання, чим забезпечується підвищення несної спроможності його і всього виробу Додатковому підвищенню останньої сприяють дугові нагрівання прилеглих до шва ділянок основного металу шириною до 2 ширин шва Проведення нагрівання на більшій відстані від шва, де руйнуванню виробу до нагрівання з'єд нання малоімовірне, є недоцільним через істотне збільшення вартості робіт при практичній незмінності несної спроможності Прикладом запропонованого способу s термічна обробка зварних з'єднань шириною 10мм високоміцної сталі ЗОХГСА товщиною Змм, які виконували двопрохідним аргоно-дуговим зварюванням вольфрамовим електродом без присаджувального металу Ця сталь і метал шва близькі за ХІМІЧНИМ окладом і мають температури перетворень при ізотермічному нагріванні Асі-738°С та Асз-850°С Зварні з'єднання піддавали ПІЧНІЙ обробці (загартуванню у воді від температури 880°С з наступним відпуском при , температурі 520°С), потім нагрівали за допомогою вольфрамового електрода в середовищі аргону, після чого - досліджували Зварювання та дугові нагрівання здійснювали на зварювальній установці АРК-1 при живленні від зварювального випрямлювача ВСВУ315, температуру нагрівань контролювали вольфрамреній-вольфрамрєнієвимй термопарам ВР 20/5 3 20 і 5% ренію в термоелектронах Особливості дугових нагрівань та основні результати досліджень наведено в таблиці Як видно з таблиці, після дугових нагрівань з оплавленням поверхні і до температур аустенізації (вище Асз-880°С) утворюються структури загартування та істотно підвищується твердість шва NN 2,5 - по всій товщині, N 3 - з лицевої сторони Після нагрівань нижче температури початку аустенізації Асі-735°С зберігається структура відпуску (N 4 - по всій товщині, N 8 - знизу), а твердість трохи знижується Сполученням нагрівань до температур аустенізації чи з оплавленням та нижче температур аустенізації (NN 6,7) шов набуває підвищену твердість, але меншу напруженость металу, чим після нагрівання тільки де температур ауогенізацм Загальновідомо, що з підвищенням твердості збільшується МІЦНІСТЬ, а з пом'якшенням його підвищуються пластичність та в'язкість Зміцнення, тобто підвищення твердості, зварного шва та прилеглих до нього ділянок доцільно проводити для підвищення несної здатності зварного виробу при статичних навантаженнях, пом'якшення - для забезпечення експлуатаційної надійності та ДОВГОВІЧНОСТІ при динамічних і ударних навантаженнях, поверхневе зміцнення - для підвищення ДОВГОВІЧНОСТІ при циклічних навантаженнях виробу 48285 Таблиця 2 З'єднання 1 12 3 Шов 1 38 2 50 4 12 5 М+Б М+Б М С Зона сплавлення та ЗТВ З'єднання та прилеглі ділянки ОМ шириною 20мм ОІО ОІО Основа структури ОМ Шва Без дугового нагрівання 1 4 Т°С 1200 1050 980 800 Особливості нагрівання дугою кратність V, м/год Твердість HRC Шва ОМ 37,5 29,2 35,5 29,0 48,8 48,2 52,2 35,8 Оплавл Поверхні 1100 37,3 35,5 М+Б М+Б 700 400 ОІО місце ОІО № п/п М+Б М+Б 52,7 48,4 52,7 48,2 6 З'єднання 2 38^60 980^700 800^400 Н С 42,9 35,1 7 З'єднання 2 12^60 Оплавл Пов -^700 1100^400 Н С 43,6 48,3 Примітки, 1 Чисельник - з лицевої сторони, знаменник - із зворотної, 2 ОМ - основний метал на прилеглих до шва ділянках шириною до 20мм, сорбіт, Н - неіндефіковано структуру, 3 Ширина шва 10мм - мартенсит, В - бейніт, С ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71