Modification the weld metal structure of hsla steels by refractory nanoparticles

V. А. Kоstin, G. І. Grigorenko, V. V. Zukov

Abstract


Purpose. The aim of study was to investigate the impact of nano-dispersed particles of refractory metals in the molten metal of the weld pool and the crystallization kinetics of austenite in the metal joints of high-strength low-alloy steels. The results of studies of the metal structure of high-strength low-alloy steel joints 14HGNDTS, which were introduced into the melt. Nanopowder particles of various refractory compounds - oxides, nitrides and carbides (TiC, TiN, SiC, VC, NbC, TiO2, Al2O3, MgO, ZrO2). The studies  showed  the  effectiveness  of  nanooxides  TiO2  titanium  and  zirconium  ZrO2,  thus  ensuring  high  values  of  the  mechanical properties  of  the  weld  metal  (Rm -708  MPa  and 621MPa,  KCV-20 - 60  J /  cm2  and 72.9  J /  cm  2,  δ - 21  and 19%), due  to  the formation  of  the  complex  and  needle  bainitic  structures.  Using  Gleeble  3800  installation  simulating  thermal  cycles  it  possible  to establish  the  relationship  between  the  temperature  conversion  interval,  the  number  of  structural  components  and  the  type  of modifying nanoparticles. Originality. Modification of metal nanoparticles seams titanium and zirconium oxide ZrO2 TiO2 leads to the  development  of  transformation  at  high  temperatures  to  form  bainite  acicular  ferrite,  which  complex  has  a  favorable  strength, plastic  and  viscous  properties.  Carbides  TiC,  SiC  and  nitrides  of TiN,  NbN  lowering  the  bainite  start  temperature  lead  to  the formation  of  bainitic-martensitic  structures  (lower  bainite,  microphase  MAK-phase),  which  have  reduced  viscous  and  plastic properties. Compounds of VN, VC and ZrC are readily soluble in the molten metal of the weld pool and therefore, they are of little use as effective metal structure modifiers seams. Practical value. The results will be used to enhance the performance properties of HSLA steel welded joints. 


Keywords


arc welding; the weld metal ingot; nanopowder inoculators; decomposition of austenite; microstructur.

References


Saburov V. P, Cherepanov A. N. Plazmo-chimcheskiy sintez ultradispersnykh poroshkov i ich primenenie dlyа modificirovaniy metallov i splavov [Plasma-chemical synthesis of ultrafine powders and their application for the modification of metals and alloys]. Novosibirsk: Nauka, 1995, 344 р. (in Russian).

Kostin V.A. Vliyanie nanovklucheniy na formirovanie struktury metalla shvov ferrito-beybitnych staley (obzor)[Nanoinclusions influence on the structure of weld metal ferrite-bainite steels (Review)]. Zbirnik naukovykh prac natsіonalnoho unіversytetu korablebuduvanniy imeni Makarova [Collection of scientific papers of National Shipbuilding University named after Makarova], 2011, Issue 4(433). (in Russian). http://jnn.nuos.edu.ua/article/download/25589/23055

Saburov V.P, Eremin E.N, Cherepanov A.N, Minnehanov G.N Modificirovanie staley I splavov dispersnymi inokulytorami[Modification of steels and alloys dispersed inoculators], Omsk: OmGTU, 2002, 257 p. (in Russian).

Pokhodnya I.K., Al'ter V.F., Shumikhin V.S., Razdobarin I.G. Tekhnologiya modifitsirovaniya i rafinirovaniya chuguna s primeneniyem poroshkovoy provoloki [The technology of modifying and refining iron cored wire using ]. Protsessy lit'ya -[Casting Processes].1993, no.1, pp.3-8. (in Russian).

Grigorenko G.M., Kostin V. A., Golovko V. V., Zhukov V. V., Zuber T.A. Vliyaniye nanoporoshkov inokulyatorov na strukturu i svoystva litogo metalla vysokoprochnykh nizkolegirovannykh staley [Influence of nanopowders inoculators on the structure and properties of cast metal high-strength low-alloy steels]. Sovremennaya elektrometallurgiya, - [Modern electrometallurgy].2015, no.2, pp.32-41. (in Russian).

Grigorenko G.M., Kostin V.A., Orlovskiy V.YU. Sovremennyye vozmozhnosti modelirovaniya prevrashcheniy austenita v svarnykh shvakh nizkolegirovannykh staley [ Modern modeling capabilities austenite transformations in welds low-alloy steels]. Avtomaticheskaya svarka.- [Automatic welding ]. 2008, no.3, pp.31-34. (in Russian).

Cherepin V.T. Eksperimental'naya tekhnika v fizicheskom metallovedenii - [Experimental technique in physical metallurgy.]/ - K.: Tekhníka, 1968, 280p. (in Russian).

Zadiranov A.N., Kats A.M Teoreticheskiye osnovy kristallizatsii metallov i splavov [Theoretical foundations of crystallization of metals and alloys /.Ucheb. posobiye , Moskva. : MGIU, 2008, 194 p. (in Russian).

Kalinin V.T., Khrychikov V.Ye., Krivosheyev V.A. O kriterial'noy otsenke effektivnosti modifikatorov pri obrabotke chugunov [On the criterion evaluating the effectiveness of the modifier in the processing of iron ]. Teoriya i praktika metallurgii - [Theory and practice of metallurgy.] 2004, no. 2, pp. 25–29. (in Russian).


GOST Style Citations


1. Плазмохимический синтез ультрадисперсных порошков и их применение для модифицирования металлов и сплавов/ Сабуров В.П., Черепанов А.Н. и др. –Новосибирск: Изд-во Наука, 1995, – 344 с. – Режим доступу:

2. Костин В.А. Влияние нановключений на формирование структуры металла швов феррито-бейнитных сталей (обзор)/В.А. Костин В.В. Головко, Г.М. Григоренко // Збiрник наукових праць НУК ім. Макарова – 2011. – №4 (433), электронное издание. Режим доступу:http://jnn.nuos.edu.ua/article/download/25589/23055

3. Модифицирование сталей и сплавов дисперсными инокуляторами / Сабуров В.П., Еремин Е.Н., Черепанов А.Н., Миннеханов Г.Н. – Омск.: Изд-во ОмГТУ, 2002, – с.257.

4. Походня И.К. Технология модифицирования и рафинирования чугуна с применением порошковой проволоки / Походня И.К., Альтер В.Ф., Шумихин В.С., Раздобарин И.Г. // Процессы литья .- 1993 .- №1 .- С.3-8: ил.- Библиогр.: С.8.

5. Григоренко Г.М. Влияние нанопорошковых инокуляторов на структуру и свойства литого металла высокопрочных низколегированных сталей / Григоренко Г.М., Костин В. А., Головко В. В., Жуков В. В., Зубер Т.А. // Современная электрометаллургия, - 2015.- №2. – С.32-41.

6. Григоренко Г.М. Современные возможности моделирования превращений аустенита в сварных швах низколегированных сталей / Григоренко Г.М. , Костин В.А., Орловский В.Ю. // Автоматическая сварка. – 2008. - №3. - С.31-34. Режим доступу: http://patonpublishinghouse.com/as/pdf/2008/as200803all.pdf

7. Экспериментальная техника в физическом металловедении. / Черепин В.Т. - К.: Техніка, 1968. – 280с.

8. Теоретические основы кристаллизации металлов и сплавов./ Задиранов А.Н., Кац А.М.: учеб. пособие , Москва. : МГИУ, 2008. – 194 с.

9. Калинин В.Т. О критериальной оценке эффективности модификаторов при обработке чугунов / Калинин В.Т., Хрычиков В.Е., Кривошеев В.А. // Теория и практика металлургии. – 2004. – № 2. – С. 25–29. 



Refbacks

  • There are currently no refbacks.