Quin impacte té la tecnologia de microalimentació en la soldabilitat de l’acer Q345?
La tecnologia de microalimentació (els elements bàsics són NB, TI i V, amb algunes quantitats de traça de B) té un doble impacte en la soldabilitat de l’acer Q345: mentre que milloren la soldabilitat mitjançant "reducció de carboni indirecta + refinament de gra," també pot augmentar els riscos de soldadura a causa de les propietats inherents dels elements o el control impropi. L’impacte de la microalimentació requereix una avaluació completa del tipus i contingut d’elements, així com del procés de soldadura (per exemple, cicle tèrmic i velocitat de refrigeració). Concretament, es pot explorar des de les perspectives següents:
1. Impacte positiu: millorar la soldabilitat mitjançant "reducció de carboni + optimització de microstructura"
Un dels avantatges bàsics de la microalimentació és que permet una reducció del contingut de carboni de Q345 (del 0,20% tradicional al 0,12-0,16%), alhora que compensa la pèrdua de força mitjançant l’enfortiment de les precipitacions i el refinament del gra. El carboni és un element clau que degrada la soldabilitat, de manera que aquesta "substitució de reducció de carboni" millora fonamentalment la soldabilitat. Concretament, demostra:
1. Reducció de la susceptibilitat de cracking en fred de soldadura (avantatge del nucli)
L’esquerda en fred de soldadura és essencialment una combinació de "microestructura endurida + hidrogen - cracking induït + tensió de soldadura." El microalimentació mitiga aquest risc de dues maneres:
La reducció de la microestructura endurida: Reduir el contingut de carboni redueix significativament la tendència de la calor - afectada la zona (HAZ) a formar microestructures dures i trencadisses com la martensita (m) i la bainita (B) durant el refredament, donant lloc a una concentració més elevada de ferrita grava- amb duresa millorada. Pearlita (P). Per exemple, quan el contingut de carboni baixa del 0,20% al 0,15%, la duresa màxima de l’HAZ es pot reduir de 320 HV a 260 HV (molt per sota del llindar de sensibilitat a la fissura freda de 280 HV).
Inhibir la difusió i acumulació d’hidrogen: Ti i Nb es combinen amb l’hidrogen a l’acer (difusible hidrogen absorbit durant la soldadura) per formar hidrurs estables (com TiH₂ i NBH), reduint la difusió d’hidrogen lliure a la zona de concentració de tensió HAZ i el risc d’hidrogen - induït per esquerdes. A la pràctica, el contingut d’hidrogen difusible de les articulacions soldades de Q345 que conté Ti es pot controlar per sota de 5 ml/100 g (sense risc d’embrut d’hidrogen).
2
Les altes temperatures (1300 - 1500 graus) durant la soldadura fan que els grans originals del material base creixin ràpidament (sobretot en la HAZ "de gra gruixut"), donant lloc a una forta caiguda de la duresa (per exemple, l'energia d'impacte a -40 graus baixa de 50J a menys de 20J). Els elements de microalimentació inhibeixen el creixement del gra "fixant" els límits del gra.
El paper de Ti: Ti i nitrogen formen nanopartícules d’estany (que tenen un punt de fusió de fins a 2950 graus i són insolubles a temperatures altes de soldadura). Aquestes partícules actuen com a "ungles" que fixen els límits del gra austenita, evitant la migració del límit del gra i perfeccionant la mida del gra a la gruixuda - HAZ de la HAZ convencional de 100 -} de 200μm a 30-50μm. Funció de NB: NB es dissol parcialment en austenita a temperatures altes i es precipita com a NBC als límits del gra i les deslocalitats durant el refredament, inhibint encara més el creixement del gra i induint la precipitació de ferrita de gra fi.
En última instància, la duresa HAZ de les articulacions soldades de Q345 microal·loïdes es pot augmentar un 30% - 50% (per exemple, AKV a -40 graus augmenta de 35J a més de 50J), complint els requisits d’estructures soldades de baixa temperatura (com la maquinària de construcció i els ponts).
3. Reducció de la porositat i els defectes d’inclusió de la soldadura
L’efecte de desulfurització de Ti: Ti es combina amb el sofre en l’acer per formar Tis₂ (punt de fusió 1150 graus, molt superior als 1100 graus de MNs). Tis₂ és esfèric (més que la franja - com la forma de MNS), fent que sigui menys probable que formi "Strip - com les inclusions" a la piscina de soldadura, reduint així els defectes de formació de soldadura.
Efecte de purificació de NB/V: NB i V poden absorbir oxigen i nitrogen en acer per formar carbonitrides/òxids fins, evitant que aquests gasos precipitin i formen porus (com els porus de nitrogen i els porus d’hidrogen) durant el refrigeració de soldadura.