к.т.н., доцент кафедры «Машины и технологии обработки давлением и машиностроения»
455000, Челябинская обл., Магнитогорск, пр. Ленина, 38
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Machinery and Metal Forming Technology and Mechanical Engineering”
Magnitogorsk, Chelyabinsk Region
к.т.н., доцент кафедры «Машины и технологии обработки давлением и машиностроения»
455000, Челябинская обл., Магнитогорск, пр. Ленина, 38
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Machinery and Metal Forming Technology and Mechanical Engineering”
Magnitogorsk, Chelyabinsk Region
д.т.н., профессор кафедры «Литейные процессы и материаловедение»
455000, Челябинская обл., Магнитогорск, пр. Ленина, 38
Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair of Foundry Processes and Materials Science
Magnitogorsk, Chelyabinsk Region
д.т.н., профессор кафедры «Литейные процессы и материаловедение»
455000, Челябинская обл., Магнитогорск, пр. Ленина, 38
Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair of Foundry Processes and Materials Science
Magnitogorsk, Chelyabinsk Region
магистрант кафедры «Литейные процессы и материаловедение»
455000, Челябинская обл., Магнитогорск, пр. Ленина, 38
MA Student of the Chair of Foundry Processes and Materials Science
Magnitogorsk, Chelyabinsk Region
Приведены результаты исследования причин пониженной прочности сварных соединений арматурного проката класса прочности А500С. Соединения были выполнены из арматурного проката диам. 12 мм, при этом одно из соединений выполнено из термомеханически упрочненного проката (образец 1), а другое из горячекатаного проката без последующей обработки (образец 2). Установлено, что структура сварного соединения 1 характеризуется наличием продуктов отпуска мартенсита – мартенситно-бейнитной структуры с твердостью порядка 327 – 339 HV. Наблюдаются характерные игольчатые и пакетные образования. Металл шва (ядра) имеет структуру, идентичную структуре зоны термического влияния на участке перегрева. Структура сварного соединения 2 представлена более выраженной зональностью. Прослеживается граница между металлом шва (ядром) и зоной термического влияния. В плоскости шлифа литое ядро наблюдается как тонкая светлая прослойка толщиной 30 – 40 мкм и твердостью около 180 – 190 HV, состоящая из феррита, не до конца подвергшегося послесварочной термической обработке. Также в металле шва повсеместно присутствуют шлаковые включения. В зоне термического влияния на участке перегрева наблюдаются бейнитные и видманштеттовые структуры. Твердость металла зоны термического влияния находится на уровне 250 – 265 HV. Наиболее вероятными причинами пониженной прочности сварных соединений являются повышенная хрупкость металла шва и зоны термического влияния вследствие высокой твердости (более 300 HV), а также наличие в металле шва (ядра) шлаковых включений. Последние выступают в качестве концентраторов напряжений и при внешних нагрузках являются источником разрушения.
The article presents the reasons of strength reduction of welded joints of reinforcing bars of A500C strength class. The joints were made of reinforcing steel with a diameter of 12 mm, with one of the joints made of thermomechanical hardened steel (sample 1), and the other – of hot-rolled steel without further processing (sample 2). It was established that the structure of welded joint 1 is characterized by the presence of products of tempering of martensite – martensite-bainite structure with hardness of 327 – 339 HV. Characteristic needle and packet formations are observed. The weld metal (core) has a structure identical to the structure of heat-affected zone on the overheating area. The structure of welded joint 2 is represented by more expressed zoning. The boundary is traced between the weld metal (core) and the heat-affected zone. In plane of the section, the cast core is observed as a thin light layer of 30 – 40 microns thickness and with hardness of 180 – 190 HV; it consists of ferrite, not fully subjected to post-welding heat treatment. Also slag inclusions present in all volume of the welded joint metal. In the heat affected zone, in the area of overheating the widmanstatten bainitic structure is also observed. Metal hardness of the heat-affected zone is at the level of 250 – 265 HV. The most likely reasons for the reduced strength of welded joints are increased fragility of the weld metal and the zone of thermal influence, due to the high hardness, more than 300 HV, as well as the presence of slag inclusions in the weld metal of the joint (core), which act as stress concentrators and under external loads are a source of destruction.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.