Лазерный мир

Лазарева А.И., Копцева Н.В., Ефимова Ю.Ю., Никитенко О.А., Голубчик Э.М.// материалы XXIV Уральской школы металловедовермистов. ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». 2018 Издательство: Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова (Магнитогорск)

На ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ММК) в листопрокатном цехе № 11 (ЛПЦ-11) освоена технология соединения холоднокатаных полос методом лазерной сварки. Если сваренную полосу с некачественным сварным соединением отправить в линию непрерывного агрегата, может произойти обрыв в зоне сварного шва и полная остановка линии до тех пор, пока полоса не будет извлечена [1]. Целью данной работы является выявление закономерностей формирования структуры и свойств сварных соединений, обеспечивающих безобрывную транспортировку полосы из низкоуглеродистой стали при укрупнении рулонов методом лазерной сварки в непрерывных агрегатах комплекса холодной прокатки ЛПЦ-11 ММК.

Лазерную сварку концов холоднокатаных полос толщиной от 0,4 до 1 мм из сталей марок 08пс, 10пс и 08Ю реализовывали в условиях ЛПЦ-11 ММК в линии непрерывного комбинированного агрегата АНО/АНГЦ. Металлографические исследования проводились в Центре коллективного пользования НИИ «Наносталей» ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова». Они показали, что в лазерных сварных соединениях из всех исследованных марках стали в зоне кристаллизации шва наблюдается структура, состоящая из квазиполигонального феррита и реечного бейнита с небольшим количеством участков мартенситно-аустенитной составляющей (рис. а). В околошовной зоне (ОШЗ) выявляются зона перегрева с крупными зернами полигонального феррита и небольшим количеством перлита (рис. б) и зона перекристаллизации, которая в свою очередь включает в себя зону нормализации с перекристаллизовавшимися мелкими зернами феррита и небольшим количеством перлита (рис. в) и зону неполной перекристаллизации, состоящую из мелких перекристаллизовавшихся зерен и крупных рекристаллизованных зерен феррита, а также небольшого количества перлита (рис. г). В зоне рекристаллизации в условиях кратковременного нагрева имеет место значительный градиент температур и в микроструктуре наряду с рекристаллизованными наблюдаются деформированные ферритные зерна (рис. д). В зоне основного металла структура типична для деформированной холоднокатаной низкоуглеродистой стали (рис. е). В микроструктуре сварных соединений из стали 08Ю, кроме того, методом рентгеноспектрального микроанализа обнаружены частицы нитридов алюминия.

Распределение микротвердости в лазерных сварных соединениях из всех исследованных марок стали оказалось симметричным по отношению к оси сварного шва, а характер его изменения соответствует расположению кристаллических зон и их протяжённости.

Повышение мощности лазера приводит к уменьшению длины реек бейнита в зоне кристаллизации шва и в ОШЗ и к уменьшению диаметра рекристаллизованных зерен в зоне рекристаллизации, делает распределение микротвердости более благоприятным и сопровождается увеличением протяженности зон кристаллизации шва и перегрева, уменьшением протяженности зон перекристаллизации и рекристаллизации и протяженности области разупрочнения. Качество сварного соединения улучшается.

Увеличение фокусного расстояния, напротив, приводит к возрастанию длины реек бейнита и диаметра рекристаллизованных зерен, делает распределение микротвердости менее благоприятным, сопровождается ростом протяженности всех кристаллических зон и области разупрочнения и ухудшением качества сварного соединения.

Доказано, что наиболее опасной зоной сварных соединений, имеющей нестабильные механические свойства, в которой при транспортировке в линии непрерывного агрегата наиболее вероятен обрыв полосы, является зона перекристаллизации, протяженность которой изменяется очень существенно по сравнению с другими кристаллическими зонами.

Список литературы

1. Longfield, N. Improving laser welding efficiency / N. Longfield, T. Leishout, Im. de Wit, T. Van Der Veldt // Welding Journal. – 2007. – Volume 86. – № 5. – P. 52-54.

Полное содержание статьи: https://elibrary.ru/item.asp?id=36603436