Электронно-лучевая сварка листового технического титана ВТ1-0, упрочненного азотом в процессе дугошлакового переплава
Показана эффективность применения электронно-лучевой сварки (ЭЛС) для получения равнопрочного сварного соединения из проката технического титана толщиной 35 мм, упрочненного азотом до 0,1 мас. % в процессе дугошлакового переплава (ДШП). Данные рентгеноспектрального анализа свидетельствуют о равномер...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Дата: | 2014 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2014
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102736 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Электронно-лучевая сварка листового технического титана ВТ1-0, упрочненного азотом в процессе дугошлакового переплава/ В.Я. Саенко, А.А. Полишко, В.А. Рябинин, С.Н. Степанюк // Автоматическая сварка. — 2014. — № 11 (737). — С. 50-53. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859604099818848256 |
|---|---|
| author | Саенко, В.Я. Полишко, А.А. Рябинин, В.А. Степанюк, С.Н. |
| author_facet | Саенко, В.Я. Полишко, А.А. Рябинин, В.А. Степанюк, С.Н. |
| citation_txt | Электронно-лучевая сварка листового технического титана ВТ1-0, упрочненного азотом в процессе дугошлакового переплава/ В.Я. Саенко, А.А. Полишко, В.А. Рябинин, С.Н. Степанюк // Автоматическая сварка. — 2014. — № 11 (737). — С. 50-53. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Показана эффективность применения электронно-лучевой сварки (ЭЛС) для получения равнопрочного сварного соединения из проката технического титана толщиной 35 мм, упрочненного азотом до 0,1 мас. % в процессе дугошлакового переплава (ДШП). Данные рентгеноспектрального анализа свидетельствуют о равномерном распределении азота,
алюминия, титана, железа, кислорода как в прокате ДШП, так и в сварном соединении. Металлографические исследования подтвердили получение качественного сварного соединения без трещин, пор и других дефектов. Металл шва и
основной металл характеризуются однородной структурой. Установлено равномерное распределение твердости HB и
микротвердости HV в листовом техническом титане и полученном сварном соединении. При содержании в титане до
0,1 мас. % азота твердые включения нитрида титана отсутствуют и в листовом прокате ДШП, и в металле шва, выполненного ЭЛС.
|
| first_indexed | 2025-11-28T02:04:39Z |
| format | Article |
| fulltext |
50 11/2014
УДК 669.187. 56.001:4
элеКтронно-лУчеВая сВарКа листоВоГо
техничесКоГо титана Вт1-0, УпрочненноГо аЗотом
В процессе ДУГошлаКоВоГо переплаВа,
и сВойстВа полУченных соеДинений*
В. Я. САЕНКО, А. А. ПОЛИШКО, В. А. РЯБИНИН, С. Н. СТЕПАНЮК
иэс им. е. о. патона нанУ. 03680, г. Киев-150, ул. боженко, 11. E-mail: office@paton/kiev/ua
показана эффективность применения электронно-лучевой сварки (элс) для получения равнопрочного сварного сое-
динения из проката технического титана толщиной 35 мм, упрочненного азотом до 0,1 мас. % в процессе дугошлако-
вого переплава (Дшп). Данные рентгеноспектрального анализа свидетельствуют о равномерном распределении азота,
алюминия, титана, железа, кислорода как в прокате Дшп, так и в сварном соединении. металлографические исследо-
вания подтвердили получение качественного сварного соединения без трещин, пор и других дефектов. металл шва и
основной металл характеризуются однородной структурой. Установлено равномерное распределение твердости HB и
микротвердости HV в листовом техническом титане и полученном сварном соединении. при содержании в титане до
0,1 мас. % азота твердые включения нитрида титана отсутствуют и в листовом прокате Дшп, и в металле шва, выпол-
ненного элс. библиогр. 13, рис. 5.
К л ю ч е в ы е с л о в а : технический титан, дугошлаковый переплав, упрочнение титана азотом из газовой фазы,
листовой прокат, электронно-лучевая сварка, макро- и микроструктура, механические свойства сварного соединения
разработанный в начале 1970-х гг. в иэс им. е. о.
патона новый способ переплава расходуемого элек-
трода электрической дугой, горящей между торцом
электрода и поверхностью жидкой шлаковой ванны
в медном водоохлаждаемом кристаллизаторе, был
запатентован в 1982 г. под названием дугошлаковый
переплав (Дшп) [1]. В дальнейшем проведенные
исследования, в том числе в заводских условиях,
показали, что по сравнению с традиционным элек-
трошлаковым переплавом новый способ Дшп эко-
номически выгоден и позволяет получить металл, не
уступающий по качеству металлу эшп.
первые результаты исследований Дшп титана и
его сплавов, проведенных в иэс в лабораторных и
заводских условиях, показали [2–4] перспективность
этого способа в решении задач удешевления произ-
водства полуфабрикатов титана и его сплавов, пре-
жде всего технически чистого титана. Возможность
получения крупнотоннажных слитков Дшп прямо-
угольного сечения с удовлетворительной поверхно-
стью, не требующих механической обработки для
непосредственной прокатки, позволяет существен-
но сократить потери металла при производстве ти-
тановых полуфабрикатов и снизить себестоимость
готовой продукции.
также важным фактором для удешевления ти-
тановой продукции является возможность реали-
зации одностадийного процесса Дшп губчатых
прессованных электродов [5–7].
титан и его сплавы отличаются лучшим сочета-
нием высоких механических свойств и низкой плот-
ности по сравнению с другими конструкционными
материалами. технический титан Вт1-0 при зна-
чительной коррозионной стойкости в различных
агрессивных средах имеет сравнительно невысокие
прочностные свойства (σв ≤ 400 мпа). однако про-
блема успешно решается путем легирования тита-
на алюминием, ванадием, марганцем, молибденом
© В. я. саенко, а. а. полишко, В. а. рябинин, с. н. степанюк, 2014
рис. 1. макрошлифы углового и стыкового соединений ли-
стового технического титана, выполненных элс
* работа выполнена под руководством чл.-корр. нан Украи-
ны о. К. назаренко и В. м. нестеренкова.
5111/2014
и другими элементами, причем без существенно-
го снижения его пластических свойств. Как из-
вестно, на прочностные и пластические свойства
технического титана значительное влияние ока-
зывает содержание в нем кислорода и азота [8, 9].
Комплекс исследований, проведенных в иэс, по-
казал возможность повышения прочностных ха-
рактеристик технического титана Вт1-0 за счет
его легирования азотом до 0,1 % из газовой фазы
в процессе Дшп [10]. В результате был получен
технический титан Дшп, имеющий прочност-
ные характеристика на уровне или выше значений
Гост 23755–79 [11].
следующим этапом исследований была оценка
возможности получения равнопрочного сварного
соединения листового проката технического ти-
тана Вт1-0, упрочненного азотом до 0,1 % из га-
зовой фазы в процессе Дшп (далее — листовой
технический титан), толщиной 35 мм, выполнен-
ного электроннолучевой сваркой (элс).
известно, что при легировании титана азотом
из твердой фазы образуются нитриды различно-
го химического состава, в частности, в процессе
переплава титановой губки и последующего по-
лучения титановых сплавов. наряду с нитрида-
ми титана могут образовываться твердые включе-
ния, обогащенные азотом. поэтому одна из задач
заключалась в оценке вероятности образования
твердых включений нитрида титана в листовом
техническом титане и его сварном соединении
при элс. была также изучена возможность рас-
рис. 2. Внешний вид образца сварного соединения листового
технического титана и значения твердости по бринеллю, по-
лученные в продольном сечении
рис. 3. распределение микротвердости поперек сварного сое-
динения, выполненного элс на листовом техническом тита-
не: 1 — верх; 2 — центр; 3 — корень шва
рис. 4. микроструктура зоны соединения (а — ×25), шва (б — ×400) и основного металла (в — ×400)
52 11/2014
творения твердых частиц нитрида титана в жид-
ком титане [12].
были выполнены угловые и стыковые соедине-
ния листового технического титана, внешний вид
которых показан на рис. 1. В обоих случаях отме-
чено хорошее формирование шва и отсутствие ка-
ких-либо дефектов в металле шва и околошовной
зоны.
Уровень твердости по бринеллю оценивали в
продольном сечении образца. Замеры проводили
при нагрузке 3000 кг шариком диаметром 10 мм.
металл шва имел HB 207…217, основной металл
HB 197…207 (рис. 2). микротвердость измеря-
ли на твердомере LECO M-400 при нагрузке 50 г
с шагом 100 мкм в разных зонах сварного соеди-
нения. Как показали измерения (рис. 3), значения
довольно равномерно распределены во всем объ-
еме сварного соединения и составляют в верх-
ней части шва HV = 1830…2120, в центре HV =
= 1830…2210 и в корне HV = 1830…2200 мпа.
Для исследования микроструктуры образцов
сварных соединений использовали химическое
травление реактивом HCl + HNO3 + H2O и приме-
няли микроскоп Neophot-32. структура зоны со-
единения, шва и основного металла представле-
на на рис. 4. металлографические исследования*
показали, что получено качественное бездефек-
тное сварное соединение с однородной структу-
рой. шов шириной около 3 мм имеет игольчатую
структуру с иглами разной длины (15…40 мкм),
расположенными под углом 60°. основной металл
рис. 5. микроструктура (×2000) основного металла (I, а), металла шва (II, а) и концентрационные карты распределения алю-
миния (I, II, б), титана (в), железа (г), кислорода (д), азота (е)
* работа выполнялась при участии канд. техн. наук
а. ю. туника.
5311/2014
содержит более крупное зерно (50…100 мкм),
основной структурной составляющей является
α΄-фаза.
Для рентгеноспектральных исследований ис-
пользовали аналитический комплекс, который со-
стоит из сканирующего электронного микроскопа
JSM-35CF (JEOL, япония) и системы для энерго-
дисперсионного микроанализа INCA Energy-350
(«Oxford Instruments», Великобритания). экспе-
рименты проводили при ускоряющем напряже-
нии 20 кВ, 200-…10000-кратном увеличении, эле-
ментный анализ выполняли в диапазоне от бора
до урана.
Данные рентгеноспектрального анализа сви-
детельствуют о равномерном характере распре-
деления элементов (азота, кислорода, алюминия,
железа) в структуре основного металла, упрочнен-
ного азотом до 0,1 %, и металла шва, выполненно-
го элс (рис. 5). при четко выявленном рельефе
структуры (рис. 5, I, II, а) химической неоднород-
ности по основным элементам не наблюдается.
результаты исследований подтверждают также,
что при содержании в титане до 0,1 % азота твер-
дые включения нитрида титана отсутствуют.
В заключение следует подчеркнуть актуаль-
ность проводимых работ по совершенствованию
технологических процессов получения техниче-
ского титана [13] и повышению его прочностных
характеристик путем регламентированного введе-
ния примесей, в частности, элементов внедрения.
Для получения равнопрочного соединения листо-
вого технического титана, упрочненного азотом
до 0,1 % в процессе Дшп, толщиной 35 мм эф-
фективно применение элс. при такой концен-
трации азота во всех зонах сварного соединения
отсутствуют твердые включения нитрида титана.
отмечено равномерное распределение азота, алю-
миния, титана, железа, кислорода, формирование
однородной микроструктуры и довольно равно-
мерное распределение твердости и микротвердо-
сти. Важно также, что такой упрочненный техни-
ческий титан может найти широкое применение в
промышленности и медицине.
1. А. с. 520784 СССР, МКП С21С5/56. способ перепла-
ва расходуемого электрода / б. е. патон, б. и. медо-
вар, В. и. лакомский и др. – Заявл. 09.08.1974. опубл.
30.05.1982; бюл. № 20.
2. Paton B. E., Medovar B. I., Saenko V. Ya. et аl. Arc-slag
remelting of titanium and titanium alloys // Proc. of Intern.
Symp. (USA, CA, June 29–July 2, 1992). – Vol. 3. –
P. 2429–2431.
3. Дугошлаковый переплав титана и титановых сплавов /
б. и. медовар, В. В. шепелев, В. я. саенко, ю. м. по-
марин // пробл. спец. электрометаллургии. – 1992. – № 2.
– с. 13–15.
4. Патон Б. Е., Медовар Б. И., Саенко В. Я. и др. переплав
губчатых титановых расходуемых электродов методами
эшп и Дшп // там же. – 1994. – № 3/4. – с. 7–11.
5. Патон Б. Е., Саенко В. Я., Помарин Ю. М. и др. Возмож-
ности дугошлакового переплава как одного из методов
специальной электрометаллургии // специальная элек-
трометаллургия: вчера, сегодня, завтра: матер. между-
нар. научно-техн. конф. (Киев, 8–9 окт. 2002 г. ). – К.:
політехніка, 2002. – с. 123–137.
6. Медовар Л. Б.., Саенко В. Я., Федоровский Б. Б. Дуго-
шлаковый переплав титана и его сплавов // сб. тр. между-
нар. конф. «титан-2007 в снГ» ( ялта, 15–18 апр. 2007 г.).
– с. 177–180.
7. Медовар Л. Б.., Саенко В. Я., Рябинин В. А. и др. совер-
шенствование дугошлакового переплава титана и его
сплавов // титан. – 2010. – № 3. – с. 15–19.
8. Колачев Б. А., Ливанов В. А., Буханова А. А. механиче-
ские свойства титана и его сплавов. – м.: металлургия,
1974. – 544 с.
9. ASM metals handbook. – Vol. 3. – Ohio: ASM, 1980.
10. Упрочнение титана путем легирования азотом из газовой
фазы в процессе дугошлакового переплава / б. и. медовар,
В. я. саенко, В. и. Кумыш, В. а. рябинин и др. // пробл.
спец. электрометаллургии. – 1994. – № 3/4. – с. 12–17.
11. Medovar B. I., Saenko V. Ya., Grigorenko G. M. et al. Arc-slag
remelting of steel and alloys. – Cambridge: Intern. Sci. Publ.,
1996.
12. Григоренко Г. М., Помарин Ю. М., Орловский В. Ю. и др.
о растворении твердых частиц TiN в жидком титане во
время плавки // совр. электрометаллургия. – 2008. – № 2.
– с. 49–51.
13. Александров А. В., Прудковский Б. А. разные грани тита-
на и его сплавов // титан. – 2005. – № 1. – с. 64–70.
поступила в редакцию 13.05.2014
ТИТАН. ТЕХНОЛОГИИ. ОБОРУДОВАНИЕ. ПРОИЗВОДСТВО. — Киев: Международная ассоциа-
ция «Сварка», 2014. — 270 с. Мягкий переплет, 200×290 мм.
Сборник включает 54 статьи, опубликованные в журналах «Современная
электрометаллургия» и «Автоматическая сварка» за период 2011–2013 гг., по
электрометаллургии и сварке титана и его сплавов. Тематика статей посвяще-
на созданию новых технологических процессов и оборудования для производ-
ства и сварки титана. Представлены обзоры по дисперсионному упрочнению
титановых сплавов и по сварке сплавов алюминида титана, а также обзор
мирового и региональных рынков титана.
Сборник предназначен для инженеров, технологов, конструкторов, занятых
в машиностроении, энергетике, строительстве, судостроении, металлургии
и других отраслях промышленного производства, связанных с обработкой и
потреблением титана; полезен также преподавателям и студентам высших
учебных заведений.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-102736 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-28T02:04:39Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Саенко, В.Я. Полишко, А.А. Рябинин, В.А. Степанюк, С.Н. 2016-06-12T12:45:20Z 2016-06-12T12:45:20Z 2014 Электронно-лучевая сварка листового технического титана ВТ1-0, упрочненного азотом в процессе дугошлакового переплава/ В.Я. Саенко, А.А. Полишко, В.А. Рябинин, С.Н. Степанюк // Автоматическая сварка. — 2014. — № 11 (737). — С. 50-53. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102736 669.187. 56.001:4 Показана эффективность применения электронно-лучевой сварки (ЭЛС) для получения равнопрочного сварного соединения из проката технического титана толщиной 35 мм, упрочненного азотом до 0,1 мас. % в процессе дугошлакового переплава (ДШП). Данные рентгеноспектрального анализа свидетельствуют о равномерном распределении азота, алюминия, титана, железа, кислорода как в прокате ДШП, так и в сварном соединении. Металлографические исследования подтвердили получение качественного сварного соединения без трещин, пор и других дефектов. Металл шва и основной металл характеризуются однородной структурой. Установлено равномерное распределение твердости HB и микротвердости HV в листовом техническом титане и полученном сварном соединении. При содержании в титане до 0,1 мас. % азота твердые включения нитрида титана отсутствуют и в листовом прокате ДШП, и в металле шва, выполненного ЭЛС. Работа выполнена под руководством чл.-корр. НАН Украины О. К. Назаренко и В. М. Нестеренкова. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Производственный раздел Электронно-лучевая сварка листового технического титана ВТ1-0, упрочненного азотом в процессе дугошлакового переплава Electron beam welding of sheet commercial titanium VT1-0, hardened by nitrogen during arc-slag remelting process Article published earlier |
| spellingShingle | Электронно-лучевая сварка листового технического титана ВТ1-0, упрочненного азотом в процессе дугошлакового переплава Саенко, В.Я. Полишко, А.А. Рябинин, В.А. Степанюк, С.Н. Производственный раздел |
| title | Электронно-лучевая сварка листового технического титана ВТ1-0, упрочненного азотом в процессе дугошлакового переплава |
| title_alt | Electron beam welding of sheet commercial titanium VT1-0, hardened by nitrogen during arc-slag remelting process |
| title_full | Электронно-лучевая сварка листового технического титана ВТ1-0, упрочненного азотом в процессе дугошлакового переплава |
| title_fullStr | Электронно-лучевая сварка листового технического титана ВТ1-0, упрочненного азотом в процессе дугошлакового переплава |
| title_full_unstemmed | Электронно-лучевая сварка листового технического титана ВТ1-0, упрочненного азотом в процессе дугошлакового переплава |
| title_short | Электронно-лучевая сварка листового технического титана ВТ1-0, упрочненного азотом в процессе дугошлакового переплава |
| title_sort | электронно-лучевая сварка листового технического титана вт1-0, упрочненного азотом в процессе дугошлакового переплава |
| topic | Производственный раздел |
| topic_facet | Производственный раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102736 |
| work_keys_str_mv | AT saenkovâ élektronnolučevaâsvarkalistovogotehničeskogotitanavt10upročnennogoazotomvprocessedugošlakovogopereplava AT poliškoaa élektronnolučevaâsvarkalistovogotehničeskogotitanavt10upročnennogoazotomvprocessedugošlakovogopereplava AT râbininva élektronnolučevaâsvarkalistovogotehničeskogotitanavt10upročnennogoazotomvprocessedugošlakovogopereplava AT stepanûksn élektronnolučevaâsvarkalistovogotehničeskogotitanavt10upročnennogoazotomvprocessedugošlakovogopereplava AT saenkovâ electronbeamweldingofsheetcommercialtitaniumvt10hardenedbynitrogenduringarcslagremeltingprocess AT poliškoaa electronbeamweldingofsheetcommercialtitaniumvt10hardenedbynitrogenduringarcslagremeltingprocess AT râbininva electronbeamweldingofsheetcommercialtitaniumvt10hardenedbynitrogenduringarcslagremeltingprocess AT stepanûksn electronbeamweldingofsheetcommercialtitaniumvt10hardenedbynitrogenduringarcslagremeltingprocess |