Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 4 2018 36 ТЕХНОЛОГИЯ имеет повышенное значение [1, 2]. Коррозия проявляется в наплавленном металле или зоне термического влияния, причиной чего может быть электрохимическая гетерогенность струк- туры и химического состава [3], а также хаотич- ное расположение напряженного состояния в металле [4]. Повысить коррозионную стойкость пытаются в первую очередь путем воздействия на металл сварного шва. При этом при сварке используют электроды с основным покрытием и наличием в электроде легирующих элементов [4], которые уменьшают вероятность образова- ния дельта-феррита [5]. Редкоземельные элемен- ты также модифицируют металл шва во время и после сварки [6–8]. Наконец, в сварочную ванну внедряют нанопорошки для измельчения струк- туры шва и повышения ее устойчивости [9–11]. Зона термического влияния зависит не только от тепловложения в сварное соединение, но и от состава материала. Более энергосберегаю- щими и перспективными в этом отношении яв- ляются инверторные источники питания [11], которые позволяют сократить протяженность зоны термического влияния и понизить корро- зионное разрушение. Цель настоящей работы заключалась в установлении закономерностей влияния вида источника питания сварочной дуги (диодного и инверторного) и режима руч- ной дуговой сварки покрытыми электродами на структуру наплавленного металла и распреде- лении легирующих элементов в различных зо- нах соединения. Для достижения поставленной цели реша- ли следующие задачи: расчет тепловых полей в сварном соединении; термодинамический расчет одновременного перехода легирующих элемен- тов в наплавленный металл (на примере хрома); оценка влияния эффективной тепловой мощно- сти источника нагрева в интервале 1490…3060 Вт на переход легирующих элементов в наплавлен- ный металл, анализ характера распределения ле- гирующих элементов по высоте наплавленного металла. Методика исследований В качестве материала для исследования были использованы пластины горячекатаной корро- зионно-стойкой стали 12Х18Н10Т (ГОСТ 5632- 2014) толщиной 18 мм. Размеры свариваемых пластин составляли 150×150 мм. Химический состав стали приведен в табл. 1. На пластину в нижнем положении на посто- янном токе обратной полярности наплавляли валики электродами марки ОК-61.30 диаметром 3 мм за несколько проходов. Для наплавки ис- пользовали два различных выпрямителя: диод- ный ВДУ-506 (Россия) и инверторный ARC 200i (Kempy, Финляндия). Наплавку вели попереч- ными колебательными движениями торца элек- трода «полумесяцем» с обеспечением скорости наплавки 2…3 м/ч, ширины наплавляемого ва- лика 12…13 мм и высоты 2…3 мм. В ходе на- плавки варьировали силу сварочного тока в диа- пазоне I св = 60…140 А с шагом 20 А (интервал исследованных величин эффективной тепловой мощности 1490…3060 Вт) [1–3, 5]. Таким об- разом, общее количество наплавленных валиков составляло 10 шт; межваликовая температура – 150 °С. Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Химический состав стали 12Х18Н10Т Chemical composition of austenitic stainless chromium-nickel steel Содержание легирующих элементов, % Исследуемый образец C Si Mn Cr Ni Ti Fe S P 0,11 0,52 1,73 17,91 10,15 0,71 68,85 0,01 0,01 ГОСТ 5632–2014 Не более 0,12 Не более 0,8 Не более 2,0 17,0-19,0 9…11 0,5…0,8 Остальное Не более 0,02 Не более 0,04