Structure and mechanical properties of welded joints of high strength steels at the hybrid laser-arc welding

L. I. Markashova, V. D. Poznyakov, V. D. Shelyagin, O. M. Berdnikova, S. L. Zhdanov, Т. A. Alekseenko

Abstract


Purpose.Nowadays  the  production  of  critical  welded  structures  of  high-strength  steels  more  and  more  new technologies are used hybrid laser-arc welding, which increase the productivity of the process and provide the strength and plasticity of welded joints. The aim of this study was to investigate the features of phase and structural changes in the metal of welded joints of high-strength  steel  obtained  by  hybrid  laser-arc  welding  and  evaluate  the  effect  of  one  of  the  main  technological  parameters -welding speed on a formed structure and mechanical properties of welded joints. Methodology.Studies were carried out on welded joints of high-strength steel 14HGN2MDAFB. Welds were obtained in conditions of diverse speeds (72-110 m / h) of the hybrid laser arc welding. The structural changes were studied using a complex technique of research, which includes optical metallography, analytical  scanning  and  transmission  electron  microscopy. Findings. On  the  basis  of  information  obtained  at  different  structural levels (from grain to dislocation) the analytical assessment of the impact of the structural parameters on the mechanical properties and fracture toughness of welds are made. Originality. Optimal technological modes of the hybrid laser-arc welding of high strength steel 14HGN2MDAFB providing, in terms of formed structure, high mechanical properties and fracture toughness of metal welded connections have been established. Practical value. The presented results showed the prospect of the development of technological modes of the hybrid laser-arc and solutions  of objectives of formation of the most  favourable structure of welded  joints of highstrength steel to provide the necessary complex mechanical properties and fracture toughness of welds.


Keywords


high-strength steel; the hybrid laser-arc welding; welded joints; metal structure; mechanical properties; fracture toughness; crack resistance.

References


Tishaev S.I., Odesskij P. D. Nizkolegiro-vannye stali novogo pokolenija dlja metallicheskih konstrukcij [Low-alloy steel of a new generation metal constructions] – Metally, 2001, no.6. pp.56-64. (in Russian).

Jekonomnolegirovannye stali s nanomodificirovannoj strukturoj dlja jekspluatacii v jekstremal'nyh uslovijah [Economically alloyed steels with nano-modified structure for exploitation in extreme conditions] / I.V. Gorynin, V.A. Malyshevskij, E.I. Hlusova i dr. – Voprosy materialovedenija, 2008, no.2(54),. pp.7-19. (in Russian).

Ramirez J.E. Characterization of high-strength steel weld metals: chemical composition, microstructure, and nonmetallic inclusions – Welding J., 2008, V.87, no.3, pp.65-75.

Musiyachenko V.F., Mikhoduy L.I. Duhovaya svarka vysokoprochnykh lehyrovannykh staley. [Arc welding of high-strength alloy steels]. Moscow, Mashinostroyeniye, 1987. 80 p. (in Russian).

Markashova L.I., Grigorenko G.M., Poznjakov V.D., Berdnikova E.N. i dr. Vlijanie termicheskih ciklov svarki i vneshnego nagruzhenija na strukturno-fazovye izmenenija i svojstva soedinenij stali 17Kh2M [Influence of welding thermal cycles and external loading on the structural and phase transformations and properties of the joints of 17Kh2M steel]. Avtomaticheskaja svarka, 2009, no. 7, pp. 21-29. (in Russian).

Markashova L.I., Poznjakov V.D., Alekseenko T.A., Berdnikova E.N. i dr. Vlijanie legirovanija shvov na strukturu i svojstva svarnyh soedinenij stali 17Kh2M [Effect of weld doping on the structure and properties of welded joints of 17Kh2M steel]. Avtomaticheskaja svarka, 2011, no. 4, pp. 7-15. (in Russian).

Shorshorov M.Kh., Belov V.V. Fazovye prevrashhenija i svojstva stali pri svarke. [Phase transformations and properties of steel at welding]. Moscow, Nauka, 1972. 220 p. (in Russian).

Issledovanie osobennostej raspada austenita stali 10G2FB pri nepreryvnom ohlazhdenii [Research of features ofaustenite decomposition of 10G2FB steel under continuous cooling] / V.I. Bol'shakov, S.V. Ivancov, G.D. Suhomlini dr. // Stroitel'stvo, materialovedenie, mashinostroenie: Sb. nauchn. trudov. – Dnepropetrovsk, 2009, Issue.48, Ch.1, pp. 105-109. (in Russian).

Grigoryants A.G., Shiganov I.N., Misyurov A.I. Tekhnolohycheskye protsessy lazernoy obrabotky: Ucheb. posobyedlya vuzov / Pod red. A.H. Hryhor'yantsa. [Technological processes of laser treatment: Manual for high schools / Ed. A.G. Grigoryants]. Moscow, Bauman Univ., 2006. 667 p. (in Russian).

Markashova L.I., Grigorenko G.M., Poznjakov V.D., Berdnikova E.N., Alekseenko T.A. Strukturnyj kriterij ocenki prochnosti, plastichnosti, treshhinostojkosti metallov, splavov, kompozicionnyh materialov i ih svarnyh soedinenij [Structural criterion for assessing the strength, ductility, fracture toughness of metals, alloys, composite materials and their welded joints] // Zbirnyk prats IV Mizhnarodnoi konferentsii Mekhanika ruinuvannia materialiv i mitsnist konstruktsii (cherven 2009, Lviv). – Fizyko-mekhanichnyi instytut im. H.V. Karpenka NANU, Lviv-2009, pp.447-451 с. (in Russian).

Стаття рекомендована до публікації д-ром. техн. наук, проф. В.І. Большаковим (Україна), д-ром. тех. наук, проф. Д.В. Лаухіним (Україна)


GOST Style Citations


1. Тишаев С. И. Низколегированные стали нового поколения для металлических конструкций / С. И. Тишаев, П. Д. Одесский // Металлы. – 2001. – №6. – С. 56-64.

2. Экономнолегированные стали с наномодифицированной структурой для эксплуатации в экстремальных условиях / И. В. Горынин, В.А. Малышевский, Е.И. Хлусова и др. // Вопросы материаловедения. – 2008. –№2(54). – С. 7-19.

3. Ramirez J.E. Characterization of high-strength steel weld metals: chemical composition, microstructure, and nonmetallic inclusions / J.E. Ramirez // Welding J. – 2008. – 87, №3. – P. 65-75.

4. Мусияченко В.Ф. Дуговая сварка высокопрочных легированных сталей / В. Ф. Мусияченко, Л.И. Миходуй. – Москва: Машиностроение, 1987. – 80 с.

5. Маркашова Л.И. Влияние термических циклов сварки и внешнего нагружения на структурно-фазовые изменения и свойства соединений стали 17Х2М / Л.И. Маркашова, Г.М. Григоренко, В.Д. Позняков, Е.Н. Бердникова и др. // Автоматическая сварка. – 2009. – №7. – С.21-29.

6. Маркашова Л.И. Влияние легирования швов на структуру и свойства сварных соединений стали 17Х2М / Л.И. Маркашова, В.Д. Позняков, Т.А. Алексеенко, Е.Н. Бердникова и др. // Автоматическая сварка. – 2011.–№4. – С.7-15.

7. Шоршоров М.Х. Фазовые превращения и свойства стали при сварке [Текст] / М.Х. Шоршоров, В.В. Белов –Москва: Наука, 1972. – 220 c.

8. Исследование особенностей распада аустенита стали 10Г2ФБ при непрерывном охлаждении / В.И. Большаков, С.В. Иванцов, Г.Д. Сухомлин и др. // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. трудов. – Днепропетровск, 2009. – Вып.48. – Ч.1. – С. 105-109.

9. Григорьянц А.Г. Технологические процессы лазерной обработки: Учеб. пособие для вузов / А.Г. Григорьянц, И.Н. Шиганов, А.И. Мисюров / Под ред. А.Г. Григорьянца. – Москва: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 664 с.

10. Маркашова Л.И. Структурный критерий оценки прочности, пластичности, трещиностойкости металлов, сплавов, композиционных материалов и их сварных соединений / Л.И. Маркашова, Г.М. Григоренко, В.Д. Позняков, Е.Н. Бердникова, Т.А. Алексеенко // Збірник праць IV Міжнародної конференції Механіка руйнування матеріалів і міцність конструкцій (червень 2009, Львів). – Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАНУ, Львів-2009. – С.447-451. 



Refbacks

  • There are currently no refbacks.