Microstructure, toughness and hardness of a simulated HAZ in steel S1100QL and of the HAZ of an actual MAG-welded joint made using a metallic flux-cored wire

• Autorzy: Łomozik Mirosław

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2021.5/5

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura, udarność i twardość SWC stali S1100QL po symulacji oraz w rzeczywistym złączu spawanym metodą MAG drutem elektrodowym proszkowym o rdzeniu metalicznym

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Simulation tests discussed in the article involved structural steel S1100QL having a yield point of more than 900 MPa. The simulations included single (T_max = 1250°C) and double welding thermal cycle (T_max = 1250°C + 600°C, T_max = 1250°C + 760°C and T_max = 1250°C + 900°C) as well as cooling times t_8/5 = 3, 5 and 10 s. Specimens with the simulated heat affected zone (HAZ) were subjected to impact strength tests performed at a temperature of -40°C and +20°C, Vickers hardness tests (HV10) and microscopic metallographic tests (involving light microscopy). Test results were presented in diagrams and photographs. Related comparisons included results of the structural, hardness and toughness tests of simulated HAZs with analogous results obtained during the actual repair welding of a MAG-welded joint made of steel S1100QL. The final part of the article contains discussion concerning the test results and the statement concerning the obtainment of the significant conformity of the phase composition and the morphology of the microstructure as well as the average hardness values of the HAZ areas obtained in the simulations and those of the HAZ area obtained in the actual welded joint. In relation to all tested simulation variants, the impact energy of the simulated HAZ area of steel S1100QL satisfied the minimum criterion of KV = 27 J both in relation to a test temperature of -40°C and that of +20°C. The number of repeated (1 through 4) thermal cycles having preset parameters did not trigger explicitly noticeable changes in impact energy values as regards the simulated HAZ of steel S1100QL.

PL

Przedmiotem badań symulacyjnych opisanych w artykule była stal konstrukcyjna o granicy plastyczności powyżej 900 MPa typu S1100QL. Zostały przeprowadzone symulacje dla pojedynczego (T_max= 1250°C) i podwójnego cyklu cieplnego spawania (T_max= 1250°C + 600°C, T_max 1250°C + 760°C oraz T_max= 1250°C + 900°C), dla czasów chłodzenia t_8/5= 3, 5 i 10 s. Próbki z zasymulowanymi obszarami SWC poddano badaniom udarności w temperaturach -40°C oraz +20°C, pomiarom twardości sposobem Vickersa HV10 oraz badaniom metalograficznym mikroskopowym przy użyciu mikroskopii świetlnej. Wyniki badań zestawiono na wykresach i na zdjęciach fotograficznych. Porównano uzyskane wyniki badań: strukturalnych, twardości oraz udarności symulowanych obszarów SWC z analogicznymi wynikami badań rzeczywistego naprawczego złącza spawanego stali S1100QL, wykonanego metodą MAG. Na zakończenie omówiono wyniki badań i stwierdzono m.in. że uzyskano dużą zgodność składu fazowego i morfologii mikrostruktury oraz średnich wartości twardości obszarów SWC otrzymanych w wyniku symulacji i obszaru SWC w naprawczym złączu spawanym. Ponadto praca łamania symulowanego obszaru SWC stali S1100QL, dla wszystkich badanych wariantów symulacji, spełniała kryterium minimalnego KV = 27 J zarówno przy temperaturze badania -40°C, jak i +20°C. Krotność powtórzeń cyklu cieplnego o zadanych parametrach w zakresie od jednokrotnego do czterokrotnego nagrzewania nie powodowała jednoznacznej tendencji zmian wartości pracy łamania symulowanych obszarów SWC stali S1100QL.

Słowa kluczowe

EN

steel S1100QL; heat affected zone; HAZ; simulation tests; metallographic tests; hardness; toughness

PL

stal S1100QL; strefa wpływu ciepła; HAZ; testy symulacyjne; badania metalograficzne; twardość; wytrzymałość

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 65, No. 5
• Strony: 47--65
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., fot., il., wykr.

Twórcy

autor

Łomozik Mirosław

• Łukasiewicz Research Network – Instytut Spawalnictwa, Research Group for Materials Weldability and Welded Structures

Bibliografia

• [1] Węglowski M. St., Zeman M.: Spawalność Stali WELDOX o granicy plastyczności 1300 MPa. Seminarium Instytutu Spawalnictwa pt. „Nowoczesne stale do pracy w ekstremalnych warunkach eksploatacyjnych”, 19.04.2012.
• [2] Zeman M.: Spawalność ulepszonej cieplnie stali o granicy plastyczności 1100 MPa. Seminarium Instytutu Spawalnictwa pt. „Nowoczesne stale do pracy w ekstremalnych warunkach eksploatacyjnych”, 19.04.2012.
• [3] Kaha P., Pirinen M., Suoranta R., Martikainen J.: Welding of Ultra High Strength Steels. Advanced Materials Research, 2014, vol. 849, pp. 357–365.
• [4] STRENX Performance Steel. Strenx 1300. SSAB. Data sheet 2020 Strenx 1300, 2016-04-12.
• [5] STRENX Performance Steel. Welding of Strenx. SSAB. 2017.
• [6] Nowacki J., Sajek A., Matkowski P.: The influence of welding heat input on the microstructure of joints of S1100QL steel in one-pass welding. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2016, vol. 16, pp. 777–783.
• [7] Holly S., Haslberger Ph., Zügner D., Schnitzer R., Kozeschnik E.: Development of high-strength welding consumables using calculations and microstructural characterisation. Welding in the World, 2018, vol. 62, pp. 451–458.
• [8] Haslberger Ph., Holly S., Ernst W., Schnitzer R.: Microstructure and Mechanical Properties of high-strength steel welding consumables with a minimum yield strength of 1100 MPA. J. Mater. Sci., 2018, vol. 53, pp. 6968–6979.
• [9] Engindeniz E.: MAG welding of high strength special-purpose structural steel with Flux cored wires. Drahtzug Stein, 2015.
• [10] Brochure by SSAB: Strenx 1100. SSAB. Data sheet Strenx 1100, 2017-04-20.
• [11] Mikuła J.: Analityczne metody oceny spawalności stali. Zeszyty Naukowe Politechniki Krakowskiej, p. Mechanika, no. 85, Kraków 2001.
• [12] Zeman M.: Analiza stanu zagadnienia i ukierunkowanie badań wraz z praktycznymi przykładami zastosowań metod matematycznych w analizowanym zakresie. Praca badawcza Instytutu Spawalnictwa, Hc-60 (C-31.3.4), CPBR 7.3 „Techniki spawalnicze”, 1987.
• [13] PN-EN ISO 148-1:2017-02 Metale. Próba udarności sposobem Charpy’ego. Część 1: Metoda badania.
• [14] PN-EN ISO 17639:2013-12 Badania niszczące spawanych złączy metali. Badania makroskopowe i mikroskopowe złączy spawanych.
• [15] PN-EN ISO 6507-1:2018-05 Metale. Pomiar twardości sposobem Vickersa. Część 1: Metoda badania.
• [16] PN-EN ISO 9016:2013-05 Badania niszczące złączy spawanych metali. Badanie udarności. Usytuowanie próbek, kierunek karbu i badanie.
• [17] PN-EN ISO 9015-1:2011 Badania niszczące złączy spawanych metali. Badanie twardości. Część 1: Badanie twardości złączy spawanych łukowo.
• [18] PN-EN ISO 15614-1:2017-08 Specyfikacja i kwalifikowanie technologii spawania metali. Badanie technologii spawania. Część 1: Spawanie łukowe i gazowe stali oraz spawanie łukowe niklu i stopów niklu.

Uwagi

Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s. 46-54.