Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ С ЛАЗЕРНОЙ НАПЛАВКОЙ С ЦЕЛЬЮ КОНТРОЛЯ ИХ КАЧЕСТВА

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-7-510-519

Полный текст:

Аннотация

Исследованы микроструктура и кристаллическое строение образцов стали 9X2МФ и 8Х3СМФА с лазерной наплавкой. Образцы отобраны от рабочих валов реверсивного прокатного стана в условиях ПАО «Уралмашзавод». Заваривание поверхностных трещин в вал­ках с применением лазера считается эффективным методом восстановления деталей в условиях мелкосерийного производства. Исследо­вания выполнены с целью контроля качества стальных изделий с лазерной наплавкой. Контроль качества рабочих валов прокатных станов с лазерной наплавкой направлен на выявление дефектов металлургического происхождения (неметаллические включения, несплошно­сти, области с неоднородностью химического состава) в зонах наплавки и термического влияния и проводится ультразвуковым мето­дом. Металлографическое изучение микроструктуры и кристаллического строения образцов стали с лазерной наплавкой необходимо для разработки методики ультразвукового контроля. Основным средством металлографического обнаружения дефектов металлургического происхождения в сталях является растровая электронная микроскопия с функциями микрорентгеноспектрального анализа (EDS-анализ) и дифракции обратно рассеянных электронов (EBSD-анализ). Металлографическое исследование выполнено с помощью сканирующе­го электронного микроскопа CarlZeiss AURIGA CrossBeam, оборудованного аналитическими системами для исследования элементного состава поверхности методом рентгеноспектрального микроанализа (EDS) и исследования кристаллической структуры поверхности ме­тодом дифракции обратно рассеянных электронов (EBSD). В результате металлографического исследования образцов стали с лазерной наплавкой, отобранных от рабочих валов реверсивного прокатного стана, обнаружены дефекты металлургического происхождения по границе наплавки. Размер микронеоднородностей для стали 9X2МФ составляет 10 – 50 мкм, элементный состав включает Mn, Si и O. Размер микронеоднородностей для стали 8Х3СМФА составляет 1 – 3 мкм, а элементный состав включает Mn, Cr и Mo. Установлено, что металл наплавки является менее текстурованным и имеет более однородные акустические характеристики, чем основной металл, что необ­ходимо учитывать при ультразвуковом контроле качества стальных изделий с лазерной наплавкой. При ультразвуковом контроле рабочих валов с лазерной наплавкой рекомендовано установить уровень фиксации сигнала с отражающей способностью, эквивалентной диаметру плоскодонного отверстия 1,5 мм.

Об авторах

А. В. Белоносов
ПАО «Уралмашзавод»
Россия

Инженер-дефектоскопист  

620012, Екатеринбург, пл. Первой пятилетки



О. А. Чикова
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Доктор физико-математических наук, профессор кафедры физики

620002, Екатеринбург, пр. Мира, 19

 



Н. А. Зайцева
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Кандидат технических наук, доцент кафедры физики  

620002, Екатеринбург, пр. Мира, 19



Список литературы

1. Чикова О.А., Белоносов А.В., Истомина З.А. Изучение структу¬ры поковок из стали 75Х3МФ ультразвуковым методом с целью контроля их качества // Дефектоскопия. 2012. № 9. С. 36 – 41.

2. Белоносов А.В., Чикова О.А., Юровских В.В., Чезганов Д.С. Изучение структуры металла прокатных валков из стали 9Х2МФ и 8Х3СГФ ультразвуковым методом с целью контроля их качества // Дефектоскопия. 2013. № 4. С. 17 – 28.

3. Chezganov D.S., Chikova O.A., Borovykh M.A. Effect of heat treatment on the crystal structure of deformed samples of chromium–manganese steel // Physics of Metals and Metallography. 2017. Vol. 118. No. 9. P. 857 – 863.

4. Alali M., Todd I., Wynne B.P. Through-thickness microstructure and mechanical properties of electron beam welded 20 mm thick AISI 316L austenitic stainless steel // Materials & Design. 2017. Vol. 130. P. 488 – 500.

5. Liu S., Mi GY., Yan F. etc. Correlation of high power laser welding parameters with real weld geometry and microstructure // Optics and laser technology. 2017. Vol. 94. P. 59 – 67.

6. Venkata K.A.,Truman C.E., Coules H.E., Warren A.D. Applying electron backscattering diffraction to macroscopic residual stress characterisation in a dissimilar weld // Journal of materials processing technology. 2017. Vol. 241. P. 54 – 63.

7. Chezganov D.S., Borovykh M.A., Chikova O.A. Prediction of steel corrosion resistance based on EBSD-data analysis (2017) // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 192 (1). Art. no. 012031.

8. Cumblidge S.E. Nuclear regulatory commission staff view of progress in the nondestructive testing of cast austenitic steel components // ASME pressure vessels and piping conference. 2014. Vol. 1. V001T01A054.

9. Ogilvy J.A. The ultrasonic reflection properties of planar defects with in austenitic welds // Ultrasonics. 1986. Vol. 26. No. 6. P. 318 – 327.

10. Chassignole B., El Guerjouma R., Ploix M.-A., Fouque T. Ultrasonic and structural characterization of anisotropic austenitic stainless steel welds: Towards a higher reliability in ultrasonic non-destructive testing // NDT Int. 2010. Vol. 43. No. 4. P. 273 – 282.

11. Boukani H.H., Chentouf S.M., Viens M. etc. The effect of martensitic stainless steel microstructure on the ultrasonic inspection of turbine runner joints // 41st Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation (QNDE)AIP Conference Proceedings. 2015. Vol. 1650. P. 909 – 916.

12. Fan Z., Mark A.F., Lowe M.J.S.,Withers P.J. Nonintrusive estimation of anisotropic stiffness maps of heterogeneous steel welds for the improvement of ultrasonic array inspection // IEEE transactions on ultrasonics ferroelectrics and frequency control. 2015. Vol. 62. No. 8. P.1530 – 1543.

13. Nowers O., Duxbury D.J., Drinkwater B.W. Ultrasonic array imaging through an anisotropic austenitic steel weld using an efficient ray-tracing algorithm // Ndt& E International. 2016. Vol. 79. P. 98 – 108.

14. Lhuillier P.E., Chassignole B., Oudaa M. etc. Investigation of the ultrasonic attenuation in anisotropic weld materials with finite element modeling and grain-scale material description // Ultrasonics. 2017. Vol. 78. P. 40 – 50.

15. Mark A.F., Li W., Sharples S., Withers P.J. Comparison of grain to grain orientation and stiffness mapping by spatially resolved acoustic spectroscopy and EBSD // Journal of microscopy. 2017. Vol. 267. No. 1. P. 89 – 97.

16. Barella S., Di Cecca C., Gruttadauria A. etc. Study on the microstructure influence in ultrasonic test in duplex forged components // Metallurgia Italiana. 2014. Vol. 106. No. 10. P. 29 – 36.

17. Barella S., Gruttadauria A., Mapelli C. etc. Effect of heat treatment and of primary austenite grain size on the minimum size of detectable defect on 26NiCrMoV11.5 high strength steel // Advanced Engineering Materials. 2014. Vol. 16. No. 1. P. 103 – 111.

18. Nishikawa S., Furukawa T., Komura I., Horii Y. The influence of structures of nickel base alloy weld metals on flaw detectability by ultrasonic test // Yosetsu Gakkai Ronbunshu. Quarterly Journal of the Japan Welding Society. 2007. Vol. 25. No. 1. P. 179 – 186

19. Kolkoori S., Hoehne C., Prager J. etc. Quantitative evaluation of ultrasonic C-scan image in acoustically homogeneous and layered anisotropic materials using three dimensional ray tracing method // Ultrasonics. 2014. Vol. 54. No. 2. P. 551– 562. 20.

20. Атлас дефектов стали / Пер. с нем. – М.: Металлургия, 1979. – 188 с.

21. Металлография железа: Справ. изд. / Пер. с нем. Н. Лямбер, Т. Греди, Л. Хабракен Л. и др. – М.: Металлургия, 1985. – 248 с.

22. Watanabe T. Grain boundary design for new materials// Trans. Jap. Inst. Metals. 1984. Vol. 27. P. 73 – 83.

23. Watanabe T. An approach to grain boundary design for strong and ductile polycrystals // Res. Mech. 1984. Vol. 11. P. 47 – 84.

24. Watanabe T. Grain boundary design and control for high temperature materials // Mater. Sci. and Eng. 1993. Vol. A166. P. 11 – 28.

25. Lin P., Palumbo G., Erb U., Aust K.T. Influence of grain boundary character distribution on sensitization and intergranular corrosion of alloy 600 // Scripta Metallurgica et Materialia. 1995. Vol. 33. No. 9. P. 1387 – 1392.

26. Palumbo G., King P.J., Aust K.T. etc. Grain boundary design and control for intergranular stress-corrosion resistance // Scripta Metallurgica et Materialia. 1991. Vol. 25. P. 1775 – 1780.

27. Bennet B.W., Pickering H.W. Effect of grain boundary structure on sensitization and corrosion of stainless steel // Metallurgical and Materials Transactions A. 1987. Vol. 18A. P. 1117 – 1124.


Для цитирования:


Белоносов А.В., Чикова О.А., Зайцева Н.А. ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ С ЛАЗЕРНОЙ НАПЛАВКОЙ С ЦЕЛЬЮ КОНТРОЛЯ ИХ КАЧЕСТВА. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2018;61(7):510-519. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-7-510-519

For citation:


Belonosov A.V., Chikova O.A., Zaitseva N.А. EXAMINING THE STRUCTURE OF MILL ROLLS METAL WITH LASER SURFACING FOR THEIR QUALITY CONTROL. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2018;61(7):510-519. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-7-510-519

Просмотров: 149


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)