Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 3 2018 123 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Особенности структуры сварного шва при лазерной сварке конструкционной стали 09Г2С Александр Колубаев 1, а, * , Ольга Сизова 1, b , Евгений Колубаев 1, c , Анастасия Заикина 1, d , Андрей Воронцов 1, е , Юлия Денисова 1, 2, f , Валерий Рубцов 1, g 1 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, г. Томск, 634055, Россия 2 Институт сильноточной электроники СО РАН, пр. Академический 2/3, г. Томск, 634055, Россия а https://orcid.org/0000-0002-2839-5249, kav@ispms.tsc.ru , b https://orcid.org/0000-0001-9177-6602, ovs@ispms.ru , c https://orcid.org/0000-0001-7288-3656, eak@ispms.tsc.ru, d https://orcid.org/0000-0001-8507-3417, aaz@ispms.tsc.ru, e https://orcid.org/0000-0002-4334-7616, vav@ispms.tsc.ru , f https://orcid.org/0000-0002-3069-1434, yukolubaeva@mail.ru , g https://orcid.org/0000-0003-0348-1869, rvy@ispms.tsc.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2018 Том 20 № 3 с. 123–133 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2018-20.3-123-133 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Сварка плавлением является основным про- изводственным процессом при сборке деталей из конструкционных сталей, которая определяет прочность сварных соединений и служебные ха- рактеристики изделий. Среди различных видов сварки плавлением следует выделить лазерную ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.791.725:620.186 История статьи : Поступила: 14 июня 2018 Рецензирование: 03 июля 2018 Принята к печати: 15 августа 2018 Доступно онлайн: 15 сентября 2018 Ключевые слова : Лазерная сварка Конструкционная сталь Микроструктура Дефекты сварного шва Статическое растяжение Фрактография Финансирование : Работы выполнены при финансо- вой поддержке государства в лице Минобрнауки России (Соглашение № 14.607.21.0190, идентификатор проекта RFMEFI60717X0190) АННОТАЦИЯ Введение. Технологический процесс изготовления изделий из конструкционных сталей зачастую ос- ложняется низким качеством сварных соединений при операциях электродуговой и газопламенной сварки из-за больших остаточных напряжений и деформации, обусловленных высоким уровнем тепловложения в зону сварки. Примером успешного разрешения указанной проблемы является разработка и внедрение таких высокотехнологичных процессов стыкового соединения металлов, как лазерная сварка, которая относится к одному из способов соединения плавлением. Благодаря высокой плотности энергии, высокой скорости про- цесса и узкой зоне проплавления лазерная сварка обеспечивает минимальную деформацию сварных соеди- нений. Лазерная сварка как передовая технология применяется для получения соединений самых различных металлических материалов. Целью работы является выявление закономерностей формирования кристал- лической структуры сварного шва листов конструкционной стали 09Г2С, сформировавшейся в результате лазерной сварки, в том числе при ультразвуковом воздействии в процессе сварки, анализ образующихся дефектов и определение прочности полученных сварных соединений. Результаты и обсуждение. На ос- новании данных оптической и сканирующей электронной микроскопии показано, что структура сварного шва является градиентной, состоящей из зоны сплавления, зоны перегрева, располагающейся на границе с зоной расплавленного металла, но не подвергавшейся плавлению, и зоны нормализации с мелкозернистой структурой. Зона сплавления образована дендритами, ориентированными к центру шва. Внутренняя струк- тура дендритов состоит из пакетов с реечной структурой, образовавшихся в результате γ–α-превращения. Промежутки между рейками разделены прослойками, предположительно остаточного аустенита. Для зоны перегрева характерна крупнозернистая ферритная структура с ферритом видманштеттова типа, иглы кото- рого прорастают от границ в глубь основного зерна. Мелкозернистая ферритно-перлитная структура в зоне нормализации свидетельствует об имевшей место полной фазовой перекристаллизации зерна исходной ста- ли. При варьировании мощностью лазерного излучения и скорости сварки было установлено, что на дефект- ность сварного шва в большей степени влияет скорость сварки. Применение ультразвукового воздействия в процессе проплавления позволило устранить крупные поры, образующиеся в сварном шве. Для цитирования: Особенности структуры сварного шва при лазерной сварке конструкционной стали 09Г2С / А.В. Колубаев, О.В. Сизова, Е.А. Колубаев, А.А. Заикина, А.В. Воронцов, Ю.А. Денисова, В.Е. Рубцов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2018. – Т. 20, № 3. – С. 123–133. – doi: 10.17212/1994-6309-2018-20.3-123-133. ______ *Адрес для переписки Колубаев Александр Викторович, д.ф.-м.н., профессор Институт физики прочности и материаловедения СО РАН пр. Академический, 2/4, 634055, г. Томск, Россия Тел.: 8 (382) 228–69–70, e–mail: kav@ispms.ru