Особливості структуро- та фазоутворень у зварних з’єднаннях високомарганцевої сталі Fe-28Mn-11Al-1.2C, отриманих за допомогою присадного дроту Св-08Г2С-О

Сергій  Шваб; Михайло  Ворон; Андрій  Тимошенко; Анастасія Семенко; Юлія Скоробагатько; Олексій Смірнов

doi:10.25140/2411-5363-2025-1(39)-109-118

Автор(и)

Сергій Шваб Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН Україна, Україна https://orcid.org/0000-0002-4627-9786
Михайло Ворон Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-0804-9496
Андрій Тимошенко Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0003-4038-1744
Анастасія Семенко Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0002-0448-1636
Юлія Скоробагатько Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0002-1724-9895
Олексій Смірнов Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0001-5247-3908

DOI:

https://doi.org/10.25140/2411-5363-2025-1(39)-109-118

Ключові слова:

високомарганцеві сталі; TWIP; зварювання; мікрострутура; мікротвердість

Анотація

З метою визначення можливості застосування промислових рішень для зварювання сталей системи Fe-Mn-Al-С, було проведено зварювання пластин товщиною 8 мм високомарганцевої легкої сталі Fe-28Mn-11Al-1.2C присадним дротом марки Св-08Г2С-О з попереднім підігрівом. Були вивчені особливості формування мікроструктури отриманого з’єднання. У результаті експериментальних досліджень показано, що в зоні металу шва формуються дві зони, які відрізняються за хімічним складом. Аналіз мікротвердості в різних зонах зварного з’єднання показав, що ця характеристика має найнижчі значення в зоні зварного шва та в зоні сплавлення, де вони мають близькі значення на рівні 300-360 HV, зона перегріву характеризується поступовим підвищенням мікротвердості з 320 до 486 HV.

Посилання

Raabe, D., Tasan, C. C., & Olivetti, E. A. (2019). Strategies for improving the sustainabil-ity of structural metals. Nature, 575, 64–74. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1702-5.

Tucker, R. (2013). Trends in automotive lightweighting. Metal Finishing, 111(2), 23–25. https://doi.org/10.1016/S0026-0576(13)70158-2.

Chen, S., & Rana, R. (2021). Low-density steels. In Rana R. (Ed.), High-performance ferrous alloys (pp. 211–289). Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-53825-5_6.

Piston, M., Bartlett, L., Limmer, K. R., & Field, D. M. (2020). Microstructural influence on mechanical properties of a lightweight ultrahigh strength Fe-18Mn-10Al-0.9C-5Ni (wt%) steel. Metals, 10(10), 1305. https://doi.org/10.3390/met10101305.

Chen, S. P., Rana, R., Haldar, A., & Ray, R. K. (2017). Current state of Fe-Mn-Al-C low density steels. Progress in Materials Science, 89, 345–391. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2017.05.002.

Ding, H., Liu, D., Cai, M., & Zhang, Y. (2022). Austenite-based Fe-Mn-Al-C lightweight steels: research and prospective. Metals, 12(10), 1572. https://doi.org/10.3390/met12101572.

Grässel, O., Krüger, L., Frommeyer, G., & Meyer, L. W. (2000). High strength Fe-Mn-(Al, Si) TRIP/TWIP steels development – properties – application. International Journal of Plasticity, 16(10-11), 1391–1409. https://doi.org/10.1016/s0749-6419(00)00015-2.

Wu, Z. Q., Ding, H., An, X. H., Han, D., & Liao, X. Z. (2015). Influence of Al content on the strain-hardening behavior of aged low density Fe–Mn–Al–C steels with high Al content. Materials Science and Engineering: A, 639, 187–191. https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.05.002.

Chao, C.-Y., & Liu, C.-H. (2002). Effects of Mn contents on the microstructure and me-chanical properties of the Fe-10Al-xMn-1.0C alloy. Materials Transactions, 43(10), 2635–2642. https://doi.org/10.2320/matertrans.43.2635.

Bouaziz, O., Allain, S., Scott, C. P., Cugy, P., & Barbier, D. (2011). High manganese austenitic twinning induced plasticity steels: a review of the microstructure properties relation-ships. Current Opinion in Solid State and Materials Science, 15(4), 141–168. https://doi.org/10.1016/j.cossms.2011.04.002.

Keil, D., Zinke, M., & Pries, H. (2011). Weldability of novel Fe-Mn high-strength steels for automotive applications. Weld World, 55, 21–30. https://doi.org/10.1007/BF03321539.

Gürol, U. (2023). Welding of high manganese austenitic cast steels using stainless steel covered electrode. International Journal of Metalcasting, 17, 1021–1033. https://doi.org/10.1007/s40962-022-00834-5.

Curiel-Reyna, E., Herrera, A., Castaño, V. M., & Rodriguez, M. E. (2005). Influence of cooling rate on the structure of heat affected zone after welding a high manganese steel. Materi-als and Manufacturing Processes, 20(5), 813–822. https://doi.org/10.1081/amp-200055142.

Dahmen, M., Lindner, S., Monfort, D., & Petring, D. (2016). Weld metallurgy and me-chanical properties of high manganese ultra-high strength steel dissimilar welds. Physics Proce-dia, 83, 344–351. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2016.08.036.

Шваб, С. Л., Семенко, А. Ю., Скоробагатько, Ю. П., Смірнов, О. М., Ворон, М. М., Тимошенко, А. М. (2024). Проблеми зварювання високомарганцевих сталей. Науково-технічний журнал Металознавство та обробка металів, 30(4), 51–61. https://doi.org/10.15407/mom2024.04.051.