RU2805532C1 - Method for producing welded joints of martensitic high-chromium steel - Google Patents

Method for producing welded joints of martensitic high-chromium steel Download PDF

Info

Publication number
RU2805532C1
RU2805532C1 RU2023109467A RU2023109467A RU2805532C1 RU 2805532 C1 RU2805532 C1 RU 2805532C1 RU 2023109467 A RU2023109467 A RU 2023109467A RU 2023109467 A RU2023109467 A RU 2023109467A RU 2805532 C1 RU2805532 C1 RU 2805532C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
welding
friction stir
temperature
martensitic
chromium steel
Prior art date
Application number
RU2023109467A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Владимирович Мишнев
Надежда Рузилевна Дудова
Сергей Сергеевич Малофеев
Рустам Оскарович Кайбышев
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ")
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2805532C1 publication Critical patent/RU2805532C1/en

Links

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: method for producing welded joints by friction stir welding for elements made of heat-resistant chromium steel of the martensitic class used for the manufacture of elements of boilers and steam pipelines, as well as steam turbines of power plants with an operating steam temperature of up to 650°C. The method of producing welded joints of martensitic high-chromium steel includes friction stir welding using a tool made of tungsten carbide. The rotation speed of the tool during welding is from 400 to 700 rpm, its feed speed is from 25 to 150 mm/min. After welding is completed, normalization is carried out from a temperature of 1060°C and tempering at a temperature of 770°C with exposure for 3 hours followed by cooling in the air.
EFFECT: formation of an equal-strength welded joint from martensitic high-chromium steel; atomization of the weld structure has a positive effect on the short-term mechanical properties of the welded joint.
1 cl, 1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу получения сварных соединений сваркой трением с перемешиванием для элементов из жаропрочной хромистой стали мартенситного класса, применяемой для изготовления элементов котлов и паропроводов, а также паровых турбин энергетических установок с рабочей температурой пара до 650°С.The invention relates to the field of metallurgy, namely to a method for producing welded joints by friction stir welding for elements made of heat-resistant chromium steel of the martensitic class, used for the manufacture of elements of boilers and steam pipelines, as well as steam turbines of power plants with an operating steam temperature of up to 650°C.

Традиционными методами сварки для данного класса сталей являются аргонодуговая сварка, сварка под флюсом, вольфрамо-дуговая сварка в среде защитного газа и сварка с покрытым электродом. Намного реже встречается электронно-лучевая сварка, при этом было обнаружено, что при таком способе сварки в модифицированных составах 9%Cr сталей возникает пористость, что предположительно, связано с высоким содержанием азота. Усовершенствованные методы сварки с низким подводом тепла, такие как электронно-лучевая сварка (EBW - electron-beam welding) и лазерная сварка (LBW-laser-beam welding), представляют собой альтернативные методы уменьшения ширины зоны термического влияния (ЗТВ), тем самым сводя к минимуму слабую зону сварного соединения. Учитывая существующие проблемы, связанные с использованием традиционной сварки плавлением, активно ведется разработка новых методов сварки высокохромистых мартенситно-ферритных сталей. Сварка трением с перемешиванием (СТП) как способ соединения относительно новый тип сварки для сталей, который имеет важное преимущество: в зоне сварного шва не происходит процессов плавления и затвердевания. Traditional welding methods for this class of steels are argon arc welding, submerged arc welding, gas tungsten arc welding and coated electrode welding. Much less common is electron beam welding, and it has been found that this welding method produces porosity in modified 9% Cr steels, which is believed to be due to the high nitrogen content. Advanced low heat input welding techniques, such as electron-beam welding (EBW) and laser-beam welding (LBW-laser-beam welding), are alternative methods for reducing the width of the heat-affected zone (HAZ), thereby reducing minimize the weak zone of the welded joint. Given the existing problems associated with the use of traditional fusion welding, the development of new methods for welding high-chromium martensitic-ferritic steels is being actively developed. Friction stir welding (FSW) as a joining method is a relatively new type of welding for steels, which has an important advantage: melting and solidification processes do not occur in the weld zone.

Сварка трением с перемешиванием (СТП) была разработана в Британском институте сварки в 1991 году как новый метод соединения материалов в твердофазном состоянии. По своей сути СТП является методом интенсивной пластической деформации. В процессе сварки трением с перемешиванием вращающийся инструмент, состоящий из плечиков и пина, внедряется встык между пластинами. Во время СТП, благодаря вращению и действию прижимной силы, обеспечивающей прилегание плечиков к материалу, происходит выработка тепла за счет сил трения. Это тепло разогревает материал пластин, что приводит к его размягчению вокруг сварочного инструмента. При движении инструмента пин осуществляет перенос и перемешивание материала. В процессе сварки материал подвергается интенсивной пластической деформации при повышенной температуре, в результате чего происходит формирование рекристаллизованной ультрамелкозернистой (УМЗ) структуры. Несмотря на выделение большого количества тепла в процессе сварки трением с перемешиванием, расплавление материала не происходит. По сравнению с традиционными методами соединения материалов, сварка трением с перемешиванием обладает рядом преимуществ: - СТП является «зеленой» технологией благодаря низкому энергопотреблению и экологичности; - при СТП не используются защитные газы и флюсы, что делает ее безопаснее для оператора станка сварки, также не используются присадочные материалы; - метод не требует специальной подготовки поверхности перед сваркой; - метод также не требует использования специальных металлов наполнителей; - при помощи СТП можно успешно соединять не только трудносвариваемые материалы, но металлы в различных сочетаниях, а также соединять композитные материалы; - благодаря тому, что при СТП не происходит расплавление материала, шов не испытывает коробления, отсутствуют горячие поры и трещины.Friction stir welding (FSW) was developed at the British Institute of Welding in 1991 as a new method of joining solid-state materials. At its core, FSW is a method of intense plastic deformation. In the friction stir welding process, a rotating tool consisting of a hanger and a pin is inserted end-to-end between the plates. During FSW, due to the rotation and the action of the clamping force, which ensures that the hangers adhere to the material, heat is generated due to frictional forces. This heat heats the plate material, causing it to soften around the welding tool. When the tool moves, the pin carries out transfer and mixing of the material. During the welding process, the material is subjected to intense plastic deformation at elevated temperatures, resulting in the formation of a recrystallized ultrafine-grained (UFG) structure. Despite the release of a large amount of heat during friction stir welding, the material does not melt. Compared to traditional methods of joining materials, friction stir welding has a number of advantages: - FSW is a “green” technology due to low energy consumption and environmental friendliness; - during FSW, shielding gases and fluxes are not used, which makes it safer for the welding machine operator, and filler materials are also not used; - the method does not require special surface preparation before welding; - the method also does not require the use of special filler metals; - using FSW, you can successfully join not only difficult-to-weld materials, but also metals in various combinations, as well as join composite materials; - due to the fact that during FSW the material does not melt, the seam does not experience warping, and there are no hot pores or cracks.

Сварка трением с перемешиванием (СТП) представляет собой инновационную технологию получения сварных соединений в твердом виде, т.е. без перевода свариваемых материалов в расплав. Это позволяет избежать образования нежелательной литой структуры в зоне сварного шва. В результате, СТП обеспечивает получение высококачественных сварных соединений даже в материалах, которые ранее считались непригодными для сваривания. Как следствие, данная технология имеет огромный практический потенциал и поэтому активно внедряется в производство такими признанными лидерами тяжелой индустрии как Boeing, Airbus, Lockheed-Martin, Mitsubishi, Hitachi, Kawasaki Heavy Industries и другими. В Российской Федерации СТП используется в ГКНПЦ им. Хруничева и некоторых других научных центрах и промышленных компаниях. Friction stir welding (FSW) is an innovative technology for producing welded joints in solid form, i.e. without transferring the welded materials into a melt. This avoids the formation of an undesirable cast structure in the weld area. As a result, FSW produces high-quality welded joints even in materials that were previously considered unsuitable for welding. As a result, this technology has enormous practical potential and is therefore being actively introduced into production by such recognized heavy industry leaders as Boeing, Airbus, Lockheed-Martin, Mitsubishi, Hitachi, Kawasaki Heavy Industries and others. In the Russian Federation, STP is used in the State Research and Production Space Center named after. Khrunichev and some other scientific centers and industrial companies.

Стали являются одним из наиболее широко распространенных конструкционных материалов. Учитывая выдающиеся преимущества СТП, адаптация этой технологии для сварки сталей может иметь большое практическое значение. Первые эксперименты в этой области показали, что пластическое течение в ходе СТП углеродистых сталей обычно осуществляется в высокотемпературной аустенитной области, а конечная микроструктура сварного шва формируется в ходе мартенситного превращения при охлаждении материала до комнатной температуры. Таким образом, служебные свойства сварных соединений определяются свойствами мартенситной микроструктуры шва. Steels are one of the most widely used structural materials. Considering the outstanding advantages of FSW, adapting this technology for welding steels can be of great practical importance. The first experiments in this area showed that plastic flow during FSW of carbon steels usually occurs in the high-temperature austenitic region, and the final microstructure of the weld is formed during the martensitic transformation when the material is cooled to room temperature. Thus, the service properties of welded joints are determined by the properties of the martensitic microstructure of the weld.

Мартенситные высокохромистые стали характеризуются наличием структуры троостита отпуска с высокой плотностью дислокаций и используются в неравновесном состоянии. Материалы данного типа очень чувствительны к наличию зоны термического воздействия. В настоящее время исследования по влиянию СТП на структуру и свойства жаропрочных мартенситных сталей проводились ограничено. Поэтому чрезвычайно важно получить режим, пригодный для применения в промышленности. Martensitic high-chromium steels are characterized by the presence of a tempered troostite structure with a high dislocation density and are used in a nonequilibrium state. Materials of this type are very sensitive to the presence of a heat-affected zone. Currently, limited research has been carried out on the effect of FSW on the structure and properties of heat-resistant martensitic steels. Therefore, it is extremely important to obtain a mode suitable for industrial use.

Известен патент RU №2610996 (опубл. 06.08.2015), в котором описан Способ повышения прочностных свойств сварных соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием. Изобретение может быть использовано для повышения технологических и эксплуатационных характеристик сварных конструкций и сложных деталей, изготовленных из термически упрочняемых алюминиевых сплавов, полученных сваркой трением с перемешиванием, в частности, при изготовлении различных конструкций для автомобильной промышленности, например для производства дисков автомобильных колес. Сначала проводят послесварочную термическую обработку на твердый раствор с выдержкой в печи в интервале температур от 450°С до 580°С в течение от 30 до 60 минут с последующей закалкой в воду. Затем осуществляют послесварочное искусственное старение в интервале температур от 160°С до 205°С в течение от 1 до 18 часов. Способ позволяет получать сварные конструкции из термически упрочняемых алюминиевых сплавов с высокими механическими свойствами и коэффициентом прочности соединений, близким к уровню основного материала.There is a known patent RU No. 2610996 (published on August 6, 2015), which describes a method for increasing the strength properties of welded joints obtained by friction stir welding. The invention can be used to improve the technological and operational characteristics of welded structures and complex parts made of thermally hardenable aluminum alloys produced by friction stir welding, in particular, in the manufacture of various structures for the automotive industry, for example, for the production of automobile wheel rims. First, post-weld heat treatment is carried out on a solid solution with exposure in a furnace in the temperature range from 450°C to 580°C for 30 to 60 minutes, followed by quenching in water. Then post-welding artificial aging is carried out in the temperature range from 160°C to 205°C for 1 to 18 hours. The method makes it possible to obtain welded structures from thermally hardenable aluminum alloys with high mechanical properties and a joint strength coefficient close to the level of the base material.

Способ сварки трением с перемешиванием достаточно широко применяется для алюминиевых сплавов и описан в патенте RU 2610996 от 06.08.2015, и других, однако применение предлагаемых подходов невозможно реализовать для сталей, поскольку алюминий имеет совершенно другие механические свойства и характеристики.The friction stir welding method is quite widely used for aluminum alloys and is described in patent RU 2610996 dated 08/06/2015, and others, however, the use of the proposed approaches cannot be implemented for steels, since aluminum has completely different mechanical properties and characteristics.

Кроме того, в литературе встречаются работы, которые направлены на изучение влияния сварки трением с перемешиванием на структуру и свойства материала.In addition, in the literature there are works that are aimed at studying the effect of friction stir welding on the structure and properties of the material.

В работе (Yano, Y., Sato, Y. S., Sekio, Y., Ohtsuka, S., Kaito, T., Ogawa, R., & Kokawa, H. (2013). Mechanical properties of friction stir welded 11Cr-ferritic/martensitic steel. Journal of nuclear materials, 442(1-3), S524-S528) изучались механические свойства феррито-мартенситной 11Cr стали, сваренной трением с перемешиванием. Авторы сообщили, что, несмотря на более высокие значения твердости по сравнению с основным материалом, зона перемешивания по-прежнему имеет хорошую прочность на растяжение и относительное удлинение. In: Yano, Y., Sato, Y. S., Sekio, Y., Ohtsuka, S., Kaito, T., Ogawa, R., & Kokawa, H. (2013). Mechanical properties of friction stir welded 11Cr-ferritic /martensitic steel.Journal of nuclear materials, 442(1-3), S524-S528) studied the mechanical properties of ferritic-martensitic 11Cr steel friction stir welded. The authors reported that despite higher hardness values compared to the base material, the stir zone still had good tensile strength and elongation.

Hua с соавт. (Hua, P., Moronov, S., Nie, C. Z., Sato, Y. S., Kokawa, H., Park, S. H. C., & Hirano, S. (2014). Microstructure and properties in friction stir weld of 12Cr steel. Science and Technology of Welding and Joining, 19(1), 76-81) успешно провели процесс СТП в стали 12Cr, получили бездефектные сварные соединения с отличными свойствами при растяжении при комнатной температуре. Hua et al. (Hua, P., Moronov, S., Nie, C. Z., Sato, Y. S., Kokawa, H., Park, S. H. C., & Hirano, S. (2014). Microstructure and properties in friction stir weld of 12Cr steel. Science and Technology of Welding and Joining, 19(1), 76-81) successfully carried out the FSW process in 12Cr steel, obtaining defect-free welded joints with excellent tensile properties at room temperature.

На 9% Cr стали метод СТП был применен в работе Li, S., Yang, X., Wang, F., Tang, W., & Li, H. (2019). Microstructural characteristics and mechanical properties of friction-stir-welded modified 9Cr-1Mo steel. Journal of Materials Science, 54(8), 6632-6650. В данном исследовании успешно были получены бездефектные сварные соединения модифицированной стали 9Cr-1Mo с использованием инструментов из сплава W-Re методом СТП. Были использованы режимы сварки 300 об/мин - 50 мм/мин и 400 об/мин - 50 мм/мин. В зонах перемешивания и в высокотемпературной зоне термического воздействия образовался мартенсит закалки. Исследование показало, что в сварном соединении, полученном СТП, зона термического влияния с мелкозернистой структурой достаточно широкая. Что может неблагоприятно сказаться на сопротивлении ползучести.On 9% Cr steel, the FSW method was applied in Li, S., Yang, X., Wang, F., Tang, W., & Li, H. (2019). Microstructural characteristics and mechanical properties of friction-stir-welded modified 9Cr-1Mo steel. Journal of Materials Science, 54(8), 6632-6650. In this study, defect-free welded joints of modified 9Cr-1Mo steel using W-Re alloy tools were successfully obtained by FSW. Welding modes of 300 rpm - 50 mm/min and 400 rpm - 50 mm/min were used. Quenching martensite was formed in the mixing zones and in the high-temperature heat-affected zone. The study showed that in a welded joint produced by FSW, the heat-affected zone with a fine-grained structure is quite wide. Which may adversely affect creep resistance.

В литературе отсутствуют данные о проведении СТП в стали с содержанием хрома 10%. Приведенные исследования не включают обработку после сварки направленную на получение равнопрочного соединения и устранение зоны термического воздействия.There is no data in the literature on performing FSW in steel with a chromium content of 10%. The above studies do not include post-welding treatment aimed at obtaining an equal-strength joint and eliminating the heat-affected zone.

Известен способ сварки стальных листов трением с перемешиванием, описанный в патенте RU №2569271 (опубл. 04.04.2013). Способ может быть использован при сварке стальных листов трением с перемешиванием. Для вращающегося инструмента скорость вращения RS устанавливают равной 100-1000 об/мин. Крутящий момент RT устанавливают равным 50-500 Нм. Скорость перемещения TS устанавливают равной 10-1000 мм/мин. Подвод тепла при сварке HIPT (кДж/мм2) регулируют таким образом, чтобы он равнялся от 0,3 до 1,5. Материал свариваемых стальных листов содержит, мас.%: от 0,01 до 0,2 С; от 0,5 до 2,0 Mn; 0,6 или менее Si; 0,030 или менее Р; 0,015 или менее S и 0,0060 или менее О. Содержание титана Ti [%Ti] и азота N [%N] ограничивают в зависимости от величины HIPT. Эквивалентное содержание углерода Ceq составляет 0,5 мас.% или менее, а остальное составляют железо и случайные примеси. Способ обеспечивает предотвращение локального изменения тепла, выделяющегося вследствие трения и создаваемой трением пластической деформации, что обеспечивает однородную и хорошую вязкость в области сварки.There is a known method for welding steel sheets by friction with stirring, described in patent RU No. 2569271 (published 04.04.2013). The method can be used in friction stir welding of steel sheets. For a rotating tool, the rotation speed RS is set to 100-1000 rpm. Torque RT is set to 50-500 Nm. The moving speed TS is set to 10-1000 mm/min. The heat input for HIPT welding (kJ/mm 2 ) is adjusted to be between 0.3 and 1.5. The material of welded steel sheets contains, wt.%: from 0.01 to 0.2 C; from 0.5 to 2.0 Mn; 0.6 or less Si; 0.030 or less P; 0.015 or less S and 0.0060 or less O. The content of titanium Ti [%Ti] and nitrogen N [%N] is limited depending on the HIPT value. The equivalent carbon content Ceq is 0.5 mass% or less, and the rest is iron and incidental impurities. The method ensures the prevention of local changes in heat generated due to friction and plastic deformation created by friction, which ensures uniform and good toughness in the welding area.

Недостатками данного способа обработки является: то, что способом не предусмотрено его применение для мартенситной высокохромистой стали, а также способ не предполагает последующую термообработку для получения равнопрочного соединения.The disadvantages of this processing method are: the fact that the method does not provide for its use for martensitic high-chromium steel, and also the method does not involve subsequent heat treatment to obtain an equal-strength connection.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание способа получения сварных соединений сваркой трением с перемешиванием мартенситной высокохромистой стали и проведение термической обработки для получения равнопрочного соединения.The technical objective of the present invention is to create a method for producing welded joints by friction stir welding of martensitic high-chromium steel and performing heat treatment to obtain an equal-strength joint.

Достигается заявленный технический результат тем, что мартенситную высокохромистую сталь подвергают свариванию трением с перемешиванием с помощью инструмента, изготовленного из карбида вольфрама, обладающего высокой твердостью. Сварка производится инструментом со скоростью вращения - от 400 до 700 об/мин., со скоростью подачи от 25 до 150 мм/мин. При этом формируется соединение, которое обладает уровнем прочности выше начальной прочности мартенситной высокохромистой стали. Для нейтрализации неоднородности стали и зоны термического воздействия, образующейся в результате сварки трением с перемешиванием, необходимо применение нормализации от температуры 1060°С и отпуска при температуре 770°С с выдержкой в течение 3 часов с последующим охлаждением на воздухе. Термическая обработка после сварки трением с перемешиванием приводит к формированию равнопрочного соединения и устраняет зону термического воздействия. The stated technical result is achieved by the fact that martensitic high-chromium steel is subjected to friction stir welding using a tool made of tungsten carbide, which has high hardness. Welding is performed with a tool with a rotation speed of 400 to 700 rpm, with a feed speed of 25 to 150 mm/min. This creates a joint that has a strength level higher than the initial strength of martensitic high-chromium steel. To neutralize the heterogeneity of steel and the heat-affected zone formed as a result of friction stir welding, it is necessary to use normalization from a temperature of 1060°C and tempering at a temperature of 770°C for 3 hours, followed by cooling in air. Heat treatment after friction stir welding results in the formation of an equal-strength joint and eliminates the heat-affected zone.

В результате предложенный способ позволяет получить сварное соединение, характеризующееся отсутствием зоны термического воздействия, что положительно сказывается на механических свойствах. При этом, измельчение структуры, которое происходит в зоне сваривания, оказывает положительный эффект на кратковременные механические свойства, такие как предел прочности, твердость, ударная вязкость KCV.As a result, the proposed method makes it possible to obtain a welded joint characterized by the absence of a heat-affected zone, which has a positive effect on the mechanical properties. At the same time, the refinement of the structure that occurs in the welding zone has a positive effect on short-term mechanical properties, such as tensile strength, hardness, and impact strength KCV.

При сварке трением с перемешиванием в предлагаемом способе использован инструмент, разработанный на основе патента RU №184619 (опубл. 01.11.2018) «Твердосплавный инструмент для сварки трением с перемешиванием» для соединения листов стали толщиной 3,2 мм. Диаметр плечиков разработанного инструмента равен 14 мм. Данный параметр определялся на основе максимально допустимых усилий прижима установки сварки трением с перемешиванием и предполагаемой температурой процесса на основе литературных данных. Больший диаметр плечиков превысит допустимые прижимные усилия установки СТП, а меньший диаметр - не позволит достаточно разогреть материал для его пластического течения получения бездефектного соединения. Форма пина была полусферической диаметром 6,6 мм. Данная форма пина обеспечивает сопротивление пластической деформации при повышенных температурах, тогда как пины других форм (цилиндр, пирамида, конус и т.д.) быстро изменяли свою геометрию в процессе сварки, что приводило к появлению дефектов и падении прочностных свойств сварного соединения. Длина пина равна 2,9 мм. Такая длина с учетом наклона инструмента к нормали свариваемых пластин обеспечит минимальную величину непровара.When friction stir welding, the proposed method uses a tool developed on the basis of patent RU No. 184619 (published on November 1, 2018) “Carbide tool for friction stir welding” for joining steel sheets with a thickness of 3.2 mm. The diameter of the shoulders of the developed tool is 14 mm. This parameter was determined based on the maximum permissible clamping force of the friction stir welding installation and the expected process temperature based on literature data. A larger diameter of the shoulders will exceed the permissible clamping forces of the FSW installation, and a smaller diameter will not allow the material to be heated sufficiently for its plastic flow to obtain a defect-free connection. The shape of the pin was hemispherical with a diameter of 6.6 mm. This pin shape provides resistance to plastic deformation at elevated temperatures, while pins of other shapes (cylinder, pyramid, cone, etc.) quickly changed their geometry during the welding process, which led to the appearance of defects and a decrease in the strength properties of the welded joint. The pin length is 2.9 mm. This length, taking into account the inclination of the tool to the normal of the plates being welded, will ensure the minimum amount of lack of penetration.

Примеры осуществления способа:Examples of method implementation:

Пример 1.Example 1.

Проводят сварку трением с перемешиванием мартенситной высокохромистой стали с помощью инструмента, изготовленного из карбида вольфрама, обладающего высокой твердостью. Сварка производится со скоростью вращения 400 об/мин., со скоростью подачи - 25 мм/мин. Нормализация от температуры 1060°С и отпуск при температуре 770°С с выдержкой в течение 3 часов с последующим охлаждением на воздухе.Friction stir welding of martensitic high-chromium steel is carried out using a tool made of tungsten carbide, which has high hardness. Welding is performed at a rotation speed of 400 rpm, with a feed speed of 25 mm/min. Normalization from a temperature of 1060°C and tempering at a temperature of 770°C with exposure for 3 hours, followed by cooling in air.

Пример 2. Example 2.

Проводят сварку трением с перемешиванием мартенситной высокохромистой стали с помощью инструмента, изготовленного из карбида вольфрама, обладающего высокой твердостью. Сварка производится со скоростью вращения 700 об/мин., со скоростью подачи - 125 мм/мин. Нормализация от температуры 1060°С и отпуск при температуре 770°С с выдержкой в течение 3 часов с последующим охлаждением на воздухе.Friction stir welding of martensitic high-chromium steel is carried out using a tool made of tungsten carbide, which has high hardness. Welding is performed at a rotation speed of 700 rpm, with a feed speed of 125 mm/min. Normalization from a temperature of 1060°C and tempering at a temperature of 770°C with exposure for 3 hours, followed by cooling in air.

Пример 3. Example 3.

Проводят сварку трением с перемешиванием мартенситной высокохромистой стали с помощью инструмента, изготовленного из карбида вольфрама, обладающего высокой твердостью. Сварка производится со скоростью вращения 400 об/мин., со скоростью подачи - 150 мм/мин. Нормализация от температуры 1060°С и отпуск при температуре 770°С с выдержкой в течение 3 часов с последующим охлаждением на воздухе.Friction stir welding of martensitic high-chromium steel is carried out using a tool made of tungsten carbide, which has high hardness. Welding is performed at a rotation speed of 400 rpm, with a feed speed of 150 mm/min. Normalization from a temperature of 1060°C and tempering at a temperature of 770°C with exposure for 3 hours, followed by cooling in air.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает формирование равнопрочного сварного соединения из мартенситной высокохромистой стали.Thus, the proposed method ensures the formation of an equal-strength welded joint from martensitic high-chromium steel.

Claims (1)

Способ получения сварных соединений мартенситной высокохромистой стали, включающий проведение сварки трением с перемешиванием с помощью инструмента, изготовленного из карбида вольфрама, обладающего высокой твердостью, со скоростью вращения от 400 до 700 об/мин, со скоростью подачи от 25 до 150 мм/мин, и проведение нормализации от температуры 1060°С и отпуска при температуре 770°С с выдержкой в течение 3 часов с последующим охлаждением на воздухе.A method for producing welded joints of martensitic high-chromium steel, including friction stir welding using a tool made of tungsten carbide having high hardness, with a rotation speed of 400 to 700 rpm, with a feed speed of 25 to 150 mm/min, and carrying out normalization from a temperature of 1060°C and tempering at a temperature of 770°C with exposure for 3 hours, followed by cooling in air.
RU2023109467A 2023-04-13 Method for producing welded joints of martensitic high-chromium steel RU2805532C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2805532C1 true RU2805532C1 (en) 2023-10-18

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2421313C2 (en) * 2006-03-09 2011-06-20 Фуруя Метал Ко., Лтд. Device for friction welding with mixing, method of welding by said device and article thus produced
JP2012513306A (en) * 2008-12-23 2012-06-14 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー Manufacturing method using butt weld and fusion welding and friction stir welding
RU2569271C1 (en) * 2012-04-06 2015-11-20 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Welding of steel sheets by friction with mixing
RU2610996C2 (en) * 2015-08-06 2017-02-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Method of increasing strength properties of welded joints made by friction welding with mixing
RU2637546C1 (en) * 2013-11-07 2017-12-05 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Method of friction stir welding for high-strength thin-sheet or thick-sheet steel

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2421313C2 (en) * 2006-03-09 2011-06-20 Фуруя Метал Ко., Лтд. Device for friction welding with mixing, method of welding by said device and article thus produced
JP2012513306A (en) * 2008-12-23 2012-06-14 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー Manufacturing method using butt weld and fusion welding and friction stir welding
RU2569271C1 (en) * 2012-04-06 2015-11-20 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Welding of steel sheets by friction with mixing
RU2637546C1 (en) * 2013-11-07 2017-12-05 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Method of friction stir welding for high-strength thin-sheet or thick-sheet steel
RU2610996C2 (en) * 2015-08-06 2017-02-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Method of increasing strength properties of welded joints made by friction welding with mixing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Uday et al. Advances in friction welding process: a review
Sathiya et al. Mechanical and metallurgical properties of friction welded AISI 304 austenitic stainless steel
El-Batahgy et al. Investigation into feasibility of FSW process for welding 1600 MPa quenched and tempered steel
US10766099B2 (en) Friction stir welding apparatus for structural steel
EP1240969A2 (en) Welding processes for iron-base ultra fine grained materials and structural components manufactured by the processes
Yaduwanshi et al. Effect of preheating in hybrid friction stir welding of aluminum alloy
Dong et al. Effect of post-weld heat treatment on properties of friction welded joint between TC4 titanium alloy and 40Cr steel rods
KR20160052705A (en) Friction stir welding method for structural steel and method of manufacturing joint for structural steel
Sharma et al. Study on microstructure and mechanical properties of dissimilar steel joint developed using friction stir welding
Li et al. Mechanism of reheat cracking in electron beam welded Ti2AlNb alloys
Sunilkumar et al. Tool rotational speed variant response on the evolution of microstructure and its significance on mechanical properties of friction stir welded 9Cr-1Mo steel
Shunmugasamy et al. Friction stir welding of low-carbon AISI 1006 steel: room and high-temperature mechanical properties
Kim et al. Effect of laser beam wobbling on the overlap joint strength of hot-press-forming steel over 2.0 GPa tensile strength
Li et al. Characterizations of 21-4N to 4Cr9Si2 stainless steel dissimilar joint bonded by electric-resistance-heat-aided friction welding
RU2805532C1 (en) Method for producing welded joints of martensitic high-chromium steel
Kumar et al. Investigation and joint effect analysis of Ti-6AL-4V & SS-304L in aerospace applications
Li et al. Microstructure and mechanical characteristics of dissimilar TIG welded 9% Cr heat-resistant steels joints
Çam et al. Mechanical properties of friction stir butt-welded Al-5086 H32 plate
JP2003088964A (en) Joint structure of ceramics dispersed iron group alloy and its manufacturing method
Saffer et al. Laser beam welding of heat-resistant mixed joints using laser-based pre-and post-heating
US20060144477A1 (en) Method for the production of a part having improved weldability and/or mechanical processability from an alloy
Bhogendro Meitei et al. Induction welding of 304L stainless steel and copper in vacuum environment
Johnson et al. Friction stir welding of 321stainless steel plates by tungsten lanthanum tool and its joint analyses
Gulbudak et al. The effect of process parameters on the material position of dissimilar friction stir welded AA2024-T3/5754-H22 joints
Das et al. Texture and precipitation behavior of friction stir welded Inconel 825 alloy