Influence of dilution on properties of high strength steel weld metals

• Autorzy: Karlsson L. , Svensson L. E. , Hurtig K.

Warianty tytułu

PL

Wpływ wymieszania na właściwości spoiny w złączach stali o wysokiej wytrzymałości

• Konferencja: 56. Konferencja Spawalnicza "Spawalnictwo - zawsze można więcej", Sosnowiec, 14-15.10.2014
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Chemical compositions of high strength steels and welding consumables differ significantly and dilution can therefore affect weld metal properties. Effects of dilution were studied by welding steels with yield strengths of 777 MPa and 1193 MPa using several arc welding methods with the addition of welding filler materials with a strength >800 MPa. Butt welds were produced in 12 mm plates and weld metal cooling rates were documented. High quality welds were produced efficiently with all welding methods and dilution varied between 3% for manual metal arc welding to 73% for laser-hybrid welding. Weld metals were martensitic/bainitic with proportions of microstructural constituents depending on alloying content and cooling rate. Overmatching weld metal strength was achieved for all welds in Weldox 700, and strengths >1000 MPa were recorded for Weldox 1100. Fracture in transverse tensile testing was for both steels located in the base material or HAZ. Low dilution, rapid cooling and single pass welding contributed to higher strength. Impact toughness decreased with increasing strength and increasing dilution. In conclusion, many welding methods can be used successfully for welding of high strength steels but effects of dilution and cooling rate should be considered when optimising properties.

PL

Skład chemiczny stali o wysokiej wytrzymałości różni się znacznie od składu chemicznego materiałów dodatkowych i ich wymieszanie może wpływać na właściwości spoiny. Skutki tego wymieszania zostały zbadane dla złączy ze stali o granicy plastyczności 777 MPa i 1193 MPa, wykonanych przy zastosowaniu kilku metod spawania łukowego i materiałów dodatkowych o wytrzymałości > 800 MPa. Podczas badań wykonano złącza doczołowe blach o grubości 12 mm i zmierzono prędkości ich stygnięcia. Wszystkimi zastosowanymi metodami spawania wykonano złącza o wysokiej jakości, w których wymieszanie w spoinie wynosiło od 3% w przypadku elektrody otulonej do 73% dla metody hybrydowej Laser-GMAW. Struktura metalu spoiny składała się z martenzytu/ bainitu, przy czym proporcje poszczególnych faz mikrostruktury zależały od zawartości składników stopowych i prędkości stygnięcia. Dla wszystkich złączy blach Weldox 700 uzyskano za wysokie wartości wytrzymałości, dla złączy blach Weldox 1100 wartości te wynosiły >1000 MPa. Dla obu stali we wszystkich próbach rozciągania poprzecznego zerwanie nastąpiło w materiale podstawowym lub SWC. Mały stopień wymieszania, szybkie stygnięcie i spawanie w jednym przejściu zaowocowało większymi wartościami wytrzymałości. Udarność była mniejsza w złączach, w których wytrzymałość i stopień wymieszania był większy. Podsumowując, wiele metod spawania może z powodzeniem być stosowane do spawania stali o wysokiej wytrzymałości, należy jednak wziąć pod uwagę stopień wymieszania i prędkość stygnięcia przy optymalizacji właściwości wykonywanych złączy.

Słowa kluczowe

EN

high strength steel; dilution; Weldox steel; welding properties

PL

stal wysokowytrzymała; stal Weldox; właściwości spawania; mieszanie

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 58, No. 5
• Strony: 62--71
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tabl.

Twórcy

autor

Karlsson L.

• Department of Engineering Science, University West, Trollhättan, Sweden

autor

Svensson L. E.

• Department of Engineering Science, University West, Trollhättan, Sweden

autor

Hurtig K.

• Department of Engineering Science, University West, Trollhättan, Sweden

Bibliografia

• 1. L.-E. Svensson, “Consumables for welding high strength steels”, Svetsaren, Vol. 54, No.1-
• 2, 1999, pp. 29-33. 2. L.-E Svensson, J. Elvander and L. Karlsson. “Challenges for welding consumables for the new millenium”, Biuletyn Instytutu Spawalnictwa W Gliwicach, No. 5, 1999, pp. 26-32.
• 3. W. Wang and S. Liu. “Alloying and microstructural management in developing SMAW electrodes for HSLA-100 steel”. Welding Journal, Research Supplement, Vol. 81, 2002, pp. 132s–145s.
• 4. D. J. Widgery, L. Karlsson, M. Murugananth, and E. Keehan. “Approaches to the development of high strength steel weld metals”. Proc. 2nd Int. symposium on high strength steel, Norway, pp. 1–10, Brussels, Belgium, 2002. The European Coal and Steel Community.
• 5. E. Keehan, L. Karlsson, and H.-O. Andrén. “Influence of C, Mn and Ni on strong steel weld metals: Part 1, effect of nickel”. Science and Technology of Welding and Joining, Vol. 11, 2006, pp. 1–8.
• 6. E. Keehan, L. Karlsson, H.-O. Andrén, and H. K. D. H. Bhadeshia. “Influence of C, Mn and Ni on strong steel weld metals: Part 2, increased impact toughness”. Science and Technology of Welding and Joining, Vol.11, 2006, pp. 9–18.
• 7. E. Keehan, L. Karlsson, H.-O. Andrén, and H. K. D. H. Bhadeshia. “Influence of C, Mn and Ni on strong steel weld metals: Part 3, increased strength”. Science and Technology of Welding and Joining, Vol. 11, 2006, pp. 19–24.
• 8. L.-E. Svensson, “Microstructure and Properties of High Strength Weld Metals”, Materials Science Forum, Vol.539-543, 2007, pp. 3937-3942.
• 9. L. Karlsson and H.K.D.H. Bhadeshia, “Some European Developments in Welding Consumables”, Journal of the Japan Welding Society, Vol. 80, No 1, 2011, pp. 110-119.
• 10. B. de Meester, “Trends in the development of steels and their weldability”, Proc. Int. Conf. Advanced metallic materials and their joining. 25-27 Oct. 2004, Bratislava, Slovakia.
• 11. L. Karlsson, E. Keehan, H.-O. Andr´en, and H. K. D. H. Bhadeshia. “Development of high strength steel weld metals – potential of novel high-Ni compositions”. Proc. Eurojoin 5, paper V6, 13-14 May, 2004, Vienna, Austria, EWA and SZA.
• 12. E. Keehan, J. Zachrisson, and L. Karlsson. “Influence of cooling rate on microstructure and properties of high strength steel weld metal”. Science and Technology of Welding and Joining, Vol. 15, 2010, pp. 233–238.
• 13. E. Keehan, L. Karlsson, M. Thuvander, and E.- L. Bergquist. “Microstructural characterisation of as-deposited and reheated weld metal – high strength steel weld metals”. Welding in the World, Vol. 51, 2007, pp. 44–49.
• 14. J. Zachrisson, J. Börjesson, L. Karlsson. “A new EBSD based methodology for the quantitative characterisation of microstructures formed by displacive fcc–bcc transformations”, Micron, vol. 45, February 2013, pp. 45-54.
• 15. Z. Zhang and R. A. Farrar. “Influence of Mn and Ni on the microstructure and toughness of C-Mn-Ni weld metals”, Weld Journal, Vol. 76, No. 5, 1997, pp. 183s - 196s.
• 16. B. Y. Kang, H. J. Kim and S. K. Hwang. “Effect of Mn and Ni on the variation of the microstructure and mechanical properties of low carbon weld metals”, ISIJ International, Vol. 40, 2000, pp. 1237 – 1245.
• 17. N V Bangaru, D P Fairchild, M L Macia, J Y Koo and A Ozekcin. “Microstructural aspects of high strength pipeline girth welds”, Proc. 4th Int. Pipeline Technology Conf., 9-13 May, 2004, Ostend, Belgium, pp. 798-808.
• 18. J. Zachrisson, J. Börjesson and L. Karlsson. “Role of inclusions in formation of high strength steel weld metal microstructures”. Science and Technology of Welding and Joining, Vol. 18, 2013, pp. 603–609.

Uwagi

PL

Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s. 65--71.