автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Разработка и обоснование технологии сварки алюминиевых бронз со сталями



На правах рукописи УДК 621.791.

Пичужкин Сергей Александрович

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ АЛЮМИНИЕВЫХ БРОНЗ СО СТАЛЯМИ

Специальность: 05.03.06 -Технологии и машины сварочного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2009

003466720

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей» (ФГУП ЦНИИ «КМ «Прометей»),

Научный руководитель - кандидат технических наук, старший научный сотрудник Вайнерман Абрам Ефимович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ведущее предприятие - ОАО «Адмиралтейские верфи»

Защита состоится ¿//¿¡мЛ- 2009г. в 11-00 на заседании диссертационного совета Д411.006.01 при Федеральном государственном унитарном предприятии «Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей» (ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей»)

по адресу: 191015, Санкт-Петербург, Шпалерная ул., д.49.

С диссертацией можно ознакомится в научно-технической библиотеке ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей»

Автореферат разослан «/У» марта 2009г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д411.006.01

Заслуженный деятель науки РФ

Туричин Глеб Андреевич

кандидат технических наук, профессор Белов Юрий Михайлович

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В судостроении, машиностроении и других отраслях промышленности при изготовлении многих ответственных изделий необходимо применять сварку медных сплавов со сталями (соединения трубных решеток из медных сплавов со стальным корпусом при изготовлении конденсаторов; соединения стальных ниппелей, фланцев, штуцеров, переборочных стаканов с трубами из медных сплавов в трубопроводах забортной воды, хладона, систем углекислотного тушения, топливных трубопроводах, в системах дизель-генераторов и воздухоохладителей; соединения деталей из медных сплавов и стали в судовой арматуре; соединения стальных ребер жесткости с фланцами из медных сплавов на крышках охладителей в теп-лообменных аппаратах; соединения облицовочных полос или втулок из алюминиевых бронз со стальными деталями в узлах трения; соединения полос из алюминиевых бронз со стальным полотном дверей; соединения направляющих из алюминиевых бронз со сталью; соединения медной стенки кристаллизатора со стальной рубашкой; соединения массивной медной головки со стальными трубами фурм кислородного дутья; соединения углеродистых сталей с медью при изготовлении мартеновских фурм; соединения медноникелевого сплава с углеродистой сталью при изготовлении холодильных установок, испарителей, сосудов давления и др.).

Многие из приведенных выше ответственных изделий изготавливаются из сварных соединений алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями.

Сварка медных сплавов со сталями имеет определенные особенности и трудности, основными из которых являются малая растворимость меди в железе и железа в меди, различия в температуре плавления, составах, структуре и свойствах соединяемых металлов, возможность образования в шве новых структурных составляющих, отсутствовавших в исходных металлах и др.

Проведенный литературный обзор показал, что процессы формирования металла шва, особенности сварки сложнолегированных алюминиевых бронз со сталями, влияние степени расплавления стали, состава и структуры металла шва на свойства сварных соединений меди и ее сплавов со сталями изучены недостаточно. Технология сварки разрабатывалась преимущественно для получения сварных соединений меди,

медноникелевого сплава МНЖ5-1 и бронзы БрАМц9-2 с углеродистыми сталями. Применяемая технология сварки и сварочные проволоки из сплавов марок МНЖКТ5-1-0,2-0,2, БрАМц9-2, 80 СиА18 не обеспечивают временное сопротивление сварных соединений (другие свойства практически не рассматривались) на уровне свойств основных материалов, особенно при сварке сложнолегированных бронз с высокопрочными сталями. Исследования, проведенные в последнее время во ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» по изучению механических свойств сварных соединений алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями, показали, что при сварке по используемой в промышленности технологии значения ударной вязкости металла шва, особенно в зоне сплавления сталь-шов, в 3-4 раза ниже ударной вязкости бронзы. Временное сопротивление сварных соединений также ниже временного сопротивления бронзы. Причины такого понижения механических свойств сварных соединений ранее не исследовались.

Цель работы. Целью настоящей работы являлось разработка научно обоснованной технологии аргонодуговой сварки алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями, обеспечивающей получение временного сопротивления и ударной вязкости металла сварных соединений на уровне свойств бронзы.

Для достижение поставленной цели решались следующие задачи: -исследование структуры металла шва сварных соединений в зависимости от степени расплавления стали;

-исследование химического и фазового состава металла шва и отдельных структур в нем;

-разработка схемы формирования состава и структуры металла шва при сварке; -определение влияния состава и структуры металла шва на механические свойства сварных соединений;

-определение влияния технологии сварки на степень расплавления стали; -разработка технологии сварки, обеспечивающей получение временного сопротивления и ударной вязкости сварных соединений алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями на уровне основного материала - бронзы.

Методы исследования. Для успешного решения поставленных задач проведен

следующий комплекс исследований:

-металлографические исследования структуры сварных соединений при различной степени расплавления стали;

-исследования химического состава металла шва и отдельных структур в нем методом рентгеноспектрального микроанализа;

-исследования фазового состава в различных участках сварного соединения и определение параметров кристаллической решетки образующихся фаз;

-испытания на растяжение и ударную вязкость образцов, полученных при различной степени расплавлении стали;

-фрактографические исследования поверхности разрушения ударных образцов, полученных при различной степени расплавления стали;

-исследование техники и технологии сварки алюминиевых бронз со сталями и их влияния на степень расплавления стали.

Научная новизна работы. Установлено, что при сварке алюминиевых бронз со сталями структура металла шва состоит преимущественно из двух сложных фаз переменного состава: а- фазы с ГЦК - решеткой (твердый раствор на основе меди) в виде матрицы металла шва и ф-фазы с ОЦК - решеткой (твердый раствор на основе а-железа) в виде ее выделений по сечению металла шва и кристаллизационной прослойки у границы сплавления со сталью; определены их химические составы и параметры кристаллических решеток;

-установлена закономерность изменения состава а- и 9- фаз, количества выделений ф- фазы и толщины кристаллизационной прослойки в зависимости от степени расплавления стали. С повышением степени расплавления стали увеличивается количество выделений хрупкой ф- фазы и толщина кристаллизационной прослойки, что приводит к существенному уменьшению ударной вязкости металла сварных соединений и к изменению характера их разрушения от вязкого к хрупкому. При этом матрица металла шва обедняется упрочняющими элементами - алюминием и никелем, диффундирующими из жидкой а- фазы в образующуюся ф- фазу и в сталь, что приводит к уменьшению временного сопротивления металла шва;

-установлено, что для повышения временного сопротивления и ударной вязкости металла шва и сварных соединений алюминиевых бронз с углеродистыми и низколе-

тированными сталями до уровня свойств бронзы технология сварки должна обеспечивать пониженную степень расплавления стали. Определены технологические параметры аргонодуговой сварки, обеспечивающие пониженную степень расплавления стали за счет того, что между дугой и сталью во все время процесса сварки имеется слой жидкого металла из медного сплава, предотвращающего непосредственное горение дуги между неплавящимся электродом и сталью;

-предложен критерий обеспечения конструктивной прочности разнородных сварных соединений алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями (по временному сопротивлению и ударной вязкости): среднее содержание ф-фазы в зоне переменного состава металла шва у границы сплавления со сталью не должно превышать 25%;

-сформулирована схема формирования металла шва при сварке медных сплавов со сталями, учитывающая различия в теплофизических свойствах свариваемых металлов и ограниченную растворимость железа в бронзах и меди в железе и заключающаяся в следующем. Железо, перешедшее в сварочную ванну в результате расплавления стали в количествах, превышающих его растворимость в жидком медном сплаве, в процессе охлаждения сварочной ванны кристаллизуется как по ее сечению, так и на оплавленных зернах стали в виде отдельных выделений и кристаллизационной прослойки. В эти выделения и в прослойку диффундируют из сварочной ванны медь, алюминий, углерод и другие элементы, входящие в ее состав, формируя ф-фазу. Выделения ф-фазы, наряду с оплавленными зернами стали и бронзы, становятся центрами дальнейшей кристаллизации металла шва. При достижении температуры солидуса оставшаяся жидкая часть сварочной ванны кристаллизуется в а- фазу. Из-за высокой скорости охлаждения сварочной ванны избыточные железо в а- фазе и медь в ф-фазе преимущественно сохраняются в них в виде пересыщенных твердых растворов на основе соответственно меди и а-железа.

Практическая значимость работы. Показано, что для обеспечения временного сопротивления и ударной вязкости металла шва сварных соединений алюминиевых бронз с углеродистой и низколегированной сталью на уровне свойств основного металла (бронзы) сварку следует выполнять таким образом, чтобы среднее содержание железа и количество ф- фазы (по площади) в зоне переменного состава металла шва у

границы сплавления со сталью не превышали соответственно 16 и 25%;

-разработана новая технология аргонодуговой сварки алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями, обеспечивающая пониженную степень расплавления стали, при которой содержание железа и ср- фазы в зоне переменного состава металла шва у границы сплавления со сталью не превышает соответственно 16 и 25%, а временное сопротивление и ударная вязкость сварных соединений находятся на уровне свойств бронзы;

-разработана и освоена на ОАО «ЛМЗ» технология аргонодуговой сварки в различных пространственных положениях плавящимся и неплавящимся электродом трубных досок из алюминиевой бронзы СиА18Ре с корпусом и фланцами из стали 37-2 применительно к изготовлению конденсатора и выпущена согласованная с ОАО «ЛМЗ» технологическая инструкция «Сварка трубных досок из алюминиевой бронзы марки СиА18Ре с корпусом и с фланцами конденсатора из стали 37-2» №103-15;

- основные положения и результаты выполненной работы по разработке технологии сварки алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями с пониженной степенью расплавления стали внедрены на ФГУП «Адмиралтейские верфи» при аргонодуговой сварки изделий МСЧ.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались: на ежегодной конференции молодых ученых и специалистов (г. Санкт-Петербург, 2003, 2005, 2006, 2007г.г.); на семинаре «Петровские чтения» в рамках научно-технической конференции «160 лет Котлонадзора России» (г. Санкт-Петербург, 2003г.); на X всероссийском научно-практическом семинаре «Обеспечение безопасности и экономичности энергетического оборудования» (г. Санкт-Петербург, 2004г.); на втором научно-практическом семинаре предприятий стран СНГ «Дуговая сварка. Материалы и качество» (г. Магнитогорск, 2005г.); на семинаре «Технология дуговой сварки и наплавки при решении задач современной промышленности» (г. Санкт-Петербург, 2006г.); на научно-практической конференции «Прочность и долговечность сварных конструкций в тепловой и атомной энергетике» (г. Санкт-Петербург, 2007г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научно- технических работ, из них 6 в журнале, рекомендованном ВАК РФ, получены 3 патента Российской

Федерации.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка из 111 наименований, двух приложений. Общий объем составляет 153 страницы, включая 29 рисунков и 28 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определена цель и сформулированы основные задачи работы, показаны научная новизна, практическая значимость и апробация работы.

Глава 1. Некоторые характеристики медных сплавов и сталей и их

взаимодействия между собой. Анализ результатов работ по разработке технологии сварки плавлением медных сплавов со сталями

Литературный анализ показал, что вопросы сварки меди и ее сплавов, особенно алюминиевых бронз, с углеродистыми и низколегированными сталями исследованы недостаточно, а некоторые вопросы вообще не рассматривались.

В работах практически не исследовались: вопросы формирования металла шва при сварке сталей и медных сплавов с учетом характерных для них особенностей: существенных различий в температурах плавления сталей и медных сплавов и ограниченной растворимости железа в меди и ее сплавах и меди в железе (в сталях); фазовый состав металла шва и параметры кристаллических решеток образующихся фаз; химический состав структур, образующихся в металле шва при сварке; взаимодействие образующихся при сварке структур между собой; влияние степени расплавления стали на состав и структуру металла шва и отдельных структурных составляющих в нем; влияние состава и структуры металла шва и отдельных составляющих в нем на временное сопротивление и ударную вязкость сварных соединений.

Авторы предложенных технологий сварки медных сплавов со сталями практически нигде не ставили задачу обеспечить как временное сопротивление, так и ударную вязкость металла шва и сварного соединения на уровне временного сопротивления и

ударной вязкости свариваемого со сталью медного сплава, не рассматривали возможность обеспечения необходимых механических свойств за счет получения необходимых состава как самого металла шва, так и структурных составляющих в нем.

Практически все рассмотренные технологии сварки медных сплавов со сталями в незначительной степени учитывают специфические особенности свариваемых разнородных металлов и практически мало отличаются от технологий сварки однородных металлов (сталей со сталями, медных сплавов с медными сплавами).

Глава 2. Исследование структуры и состава металла шва сварных соединений алюминиевых бронз со сталями

Исследованы структура и состав металла сварных соединений алюминиевых бронз БрА9Ж4Н4Мц1, БрАМц9-2, СиА18Ре со сталями 20 и АБ2, полученных с применением присадочных проволок из сплавов БрАМц9-2, МНЖКТ5-1-0,2-0,2, БрАЖНМц8,5-4-5-1,5, 80СиА18. Основные исследования проводились на сварных соединениях алюминиевой бронзы БрА9Ж4Н4Мц1 со сталью АБ2, полученных с применением присадочной проволоки из бронзы марки БрАЖНМц8,5-4-5-1,5.

Методически в работе были введены три условных варианта степени расплавления стали при сварке: значительная - свыше 25% железа в металле шва (вариант 1, рис.1,а); средняя- железа в металле шва от 16% до 25% (вариант 2, рис.1,б); пониженная - железа в металле шва менее 16% (вариант 3, рис.1,в).

Структура металла шва сварного соединения алюминиевых бронз со сталями (при сварке с их расплавлением) состоит из двух фаз: а-фазы - матрицы металла шва и ф-фазы - включений железистой составляющей и кристаллизационных прослоек (рис.1).

В металле шва с увеличением степени расплавления стали повышается содержание железа от 5 до 40% и более, снижается содержание алюминия от 8,4 до 4,4%, никеля от 5,0 до 3,7%, меди от 80 до 51,5% и менее; увеличивается количество выделений железистой составляющей в нем; в зоне сплавления появляются участки с кристаллизационной прослойкой; толщина которой существенно увеличивается от 5 до 125 мкм и более (рис.1.). Количество выделений ф-фазы по площади увеличивается от 15-25% при пониженной степени расплавления стали до 40-60% при значительной степени расплавления стали. В зоне сплавления сталь - шов, где движение жидкости

относительно невелико содержание железа и количество выделений ф-фазы большее,

чем в остальной части металла шва.

Рис.1. Зона сплавления сталь-шов сварного соединения алюминиевой бронзы БрА9Ж4Н4Мц1 со сталью АБ2 при различной степени расплавления стали: а- значительная степень расплавления стали; б- средняя степень расплавления стали; в- пониженная степень расплавления стали

а-фаза имеет ГЦК - кристаллическую решетку и представляет собой сложный твердый раствор переменного состава железа, алюминия, никеля, марганца и др. элементов стали и бронзы (пересыщенный по железу) в меди. В сварном соединении бронзы БрА9Ж4Н4Мц1 со сталью АБ2, полученном с применением присадки из бронзы БрАЖНМц8,5-4-5-1,5, матрица металла шва имеет химический состав, приведенный в табл.1; параметр кристаллической решетки а-фазы а =3,654-3,660А.

ф-фаза имеет ОЦК - кристаллическую решетку и представляет собой сложный твердый раствор переменного состава меди, алюминия, никеля, марганца, углерода и др. элементов стали и бронзы (пересыщенный по меди) в а-железе. ф-фаза является

и

новой фазой, образующейся в металле шва, при сварке плавлением алюминиевых бронз со сталями. В металле шва сварного соединения бронзы БрА9Ж4М4Мц1 со сталью АБ2, выполненного с применением присадочной проволоки из бронзы БрАЖНМц8,5-4-5-1,5, выделения <р-фазы имеют химический состав, приведенный в табл.2, а параметр ее кристаллической решетки а = 2,890-2,895А.

Таблица 1

Химический состав матрицы металла шва в зависимости от степени

расплавления стали

Основные элементы Массовая доля элементов при степени расплавления стали, %

значительной средней пониженной

А1 5.7-7,4 7,05-7,4 7,9-8,2

6,6 7,1 8,0

Мп 0,6-1,3 0.8-1.3 0,8-1,4

0,8 1,1 1,2

Ре 3,2-6,4 4,4-6,0 3.3-5,9

4,4 4,6 5,4

№ 3,4-4,5 4,0-4,9 4,2-5,0

4,1 4,4 4,6

Си 78.7-86,9 77.5-85,2 76,6-81,3

82,8 81,3 80,3

Таблица 2

Химический состав выделений железистой составляющей

Основные элементы Массовая доля элементов при степени расплавления стали, %

значительной средней пониженной

А1 4,1-6,2 5,4 5,1-8,9 7,1 5,7-9,0 7,4

Мп 0,8-1,5 1,0 0,9-1,6 1,1 1,0-1,6 1,4

Ре 63.4- 76.2 70,2 60,3- 70,0 65,3 59,2- 66,1 62,7

№ 4,9-7,3 5,6 5,4-8,4 6,9 6,8-8,8 7,7

Си 13.6-19,0 17,2 17.3-21.4 19,8 18.3-22,1 20,4

С -0,07 -0,065 -0,062

81 -0,28 -0,26 -0,24

Повышение степени расплавления стали при сварке приводит к обеднению а-

фазы (матрицы металла шва) основными упрочняющими элементами - алюминием и никелем (табл. 1) из-за их перехода в образующуюся в металле шва ф-фазу.

В стали у границы с металлом шва образуется диффузионная прослойка (рис.1,в)

в результате диффузии в сталь меди, алюминия и др. элементов медного сплава.

По сечению диффузионной прослойки наблюдается плавное изменение концентрации элементов: от границы со швом в сталь наблюдается плавное уменьшение содержания меди и алюминия и повышение содержания железа (рис.2).

100 -г-

I 60--

§

50 -I-.-.-.--

0 2 4 6 8

растояние ог границы сплавления шов-сталь, мкм

—в—Ге

о4

растояние от границы сплавления шов-сталь, мкм —♦—Си —в—А1

Рис.2. Изменение концентрации элементов в диффузионной прослойке от границы сплавления в сталь: а - изменение концентрации железа; б - изменение концентрации меди, алюминия и никеля

Предложена схема формирования структуры и состава металла шва при сварке алюминиевых бронз со сталями, учитывающая, в отличие от сварки однородных металлов, различия теплофизических свойств свариваемых металлов и ограниченную растворимость железа в бронзах и меди в железе.

Железо, перешедшее в сварочную ванну в результате расплавления стали в количествах, превышающих его растворимость в жидком медном сплаве (рис.3), в про-

цессе охлаждения сварочной ванны кристаллизуется как по ее сечению, так и на оплавленных зернах стали в виде отдельных выделений и кристаллизационной прослойки. В эти выделения и в прослойку диффундируют из сварочной ванны медь, алюминий, углерод и другие элементы, входящие в ее состав, формируя ф-фазу. Выделения ф-фазы, наряду с оплавленными зернами стали и бронзы, становятся центрами дальнейшей кристаллизации металла шва. При достижении температуры солидуса оставшаяся жидкая часть сварочной ванны кристаллизуется в а- фазу. Из-за высокой скорости охлаждения сварочной ванны избыточные железо в а- фазе и медь в ф-фазе преимущественно сохраняются в них в виде пересыщенных твердых растворов на основе соответственно меди и а-железа.

и

о

¡г.

$00

ж ж

ш 10,3

I

г! ж \

—I I 1, 103^

1 1 1 4

1 г, ^ 8 € 1 -"Ж

V Щ

1

М- 1. —. Мог тп. ЙО 7Щ ш щет -.. —

пг

е

1085* €

л го зо т 5й во п 80 т

Моссо % Си

Рис.3. Диаграмма состояния железо-медь

Си

Глава 3. Исследование влияния состава и структуры зоны сплавления и металла шва на механические свойства сварного соединения

Глава 3 посвящена исследованию влияния состава и структуры зоны сплавления и металла шва на механические свойства сварного соединения алюминиевых бронз со сталями. Также исследованы механические свойства отдельных фаз в металле шва.

Для изучения механических свойств ф-фазы были выплавлены и испытаны три модельных варианта сплавов, имеющих химический состав, близкий к составу ф-фазы при значительной степени расплавления стали (табл. 3 и 4). Сплав 1 соответствует составу ф-фазы при сварке стали 20 и бронзы БрАМц9-2 с применением присадочной проволоки из бронзы марки БрАМц9-2. Сплав 2 соответствует составу ф-фазы при сварке стали АБ2 с бронзой БрА9Ж4Н4Мц1 с применением присадочной проволоки из бронзы марки БрАЖНМц8,5-4-5-1,5. Сплав 3 соответствует составу ф-фазы при сварке стали 20 с бронзой БрА9Ж4Н4Мц1 с применением присадочной проволоки из сплава МНЖКТ5-1-0,2-0,2.

Таблица 3

Химический состав сплавов воспроизводящих состав ф-фазы

Маркировка сплава Содержание элементов, %

Си А1 Мп Т1 № С Бе

1 1,1 4,05 0,21 0,33 - - 0,26 ост.

2 4-6 4-5 - 0,6-0,7 - 4-5 0,26 ост.

3 3,31 3,5 0,92 0,57 0,51 11,4 0,28 ост.

Таблица 4

Механические свойства бронзы и сплавов воспроизводящих состав ф-фазы

№ сплава, «У» СТО,2, 85, Ч>> кси, НУ,

бронза МПа МПа % % Дж/см2 МПа

1 570-654 543-578 0-2,3 0-3,5 2-5 2560-2700

596 559 1,1 0,7 4 2640

2 629-813 - - - 2-3 4100-4250

787 2,5 4150

3 707-891 - - - 5-6,1 4370-4420

835 5,8 4410

БрА9Ж4Н4Мц1 >590 >250 >12 - >29 1800-2200

Исследования показали, что либо образцы с составом <р-фазы разрушались хрупко, либо полученные значения пластических свойств (6, у) металла ф-фазы (на примере сплавов 1-3) существенно ниже свойств применяемых материалов (в 6 и более раз). Значения ударной вязкости металла ф-фазы в 5-10 и более раз ниже значений ударной вязкости применяемых материалов.

Выполнены исследования по изучению влияния изменения содержания алюми-

ния в сплавах с составом, близким к составу матрицы металла шва при пониженной степени расплавления стали, на их свойства путем выплавки и испытания соответствующих образцов (табл. 5).

Таблица 5

Химический состав сплавов воспроизводящих состав матрицы металла шва

и их механические свойства

№ Содержание элементов, % Механические свойства

А1 № Ре Мп Си 0в, МПа Со,2, МПа 83, % %%

1 7,3 5,0 5,0 0,7 ост. 596-617 246-254 56-61 50-52,6

2 8,2 5,0 5,0 0,6 ост. 664 276 40,7 31,5

3 8,5 5,0 5,0 1,0 ост. 708 343 32 26,8

Исследования показали, что снижение содержания алюминия приводит к существенному снижению временного сопротивления сплавов, что не может не сказаться на свойствах всего сварного соединения в целом (они должны снизиться).

Исследования показали, что повышение степени расплавления стали при сварке приводит к снижению временного сопротивления сварных соединений алюминиевых бронз со сталями (табл. 6).

Таблица 6

Временное сопротивление сварных соединений бронзы со сталью_

Сталь Бронза Сварочная проволока Варианты степень расплавления стали о«, МПа Место разрушения

АБ2 БрА9Ж4Н4Мц1 БрАЖНМц 8,5-4-5-1,5 3 (пониженная) 573-644 623 шов, бронза

2 (средняя) 547-636 590 шов

1 (значительная) 527-618 567 шов

Уменьшение временного сопротивления сварных соединений алюминиевых бронз со сталями с увеличением степени расплавления стали в исследованных пределах вызвано обеднением а-фазы (матрицы) металла шва такими упрочняющими элементами как алюминий и никель (табл.1) в результате их перехода в образующуюся в металле шва ф-фазу (табл.2).

Увеличение степени расплавления стали приводит к снижению ударной вязкости сварных соединений алюминиевых бронз со сталями (табл. 7) из-за увеличения в металле шва количества ф-фазы (особенно в зоне сплавления сталь-шов, рис.1), кото-

рая характеризуется высокими твердостью и временным сопротивлением, повышенной хрупкостью и низкой пластичностью и ударной вязкостью (табл. 4).

Таблица 7

Ударная вязкость сварного соединения бронзы БрА9Ж4Н4Мц1 со сталью АБ2,

сваренного с присадкой БрАЖНМц8,5-4-5-1,5

Степень расплавления стали (вариант) КСУ (Дж/см2) при надрезе по

границе сплавления сталь-шов центру шва границе сплавления шов-бронза

3 29,6-39,2 33,6 48,9-50,6 49,7 48-55 52

2 17,9-20,3 18,7 41,2-44,5 43,2 45-57 50

1 7.5-13,2 10,7 39,0-40.7 39,8 46-58 53

Наиболее низкие значения ударной вязкости имеют участки сварного соединения в зоне переменного состава металла шва у границы сплавления со сталью.

Установлена количественная зависимость ударной вязкости и характера разрушения образцов сварных соединений от содержания железа в зоне переменного состава металла шва у границы со сталью (рис 4).

45

О 4-1-Г--1-,-,-,-1-г-

4 14 24 34 44 54 64 74 84 содержание железа,%

Рис.4. Зависимость ударной вязкости (Дж/см2) металла шва в зоне переменного состава у границы со сталью от содержания в ней железа

При содержании менее 16% железа (25% ф-фазы по площади) в металле шва ударная вязкость сварного соединения при надрезе по границе сплавления сталь-шов составляет 29-39 Дж/см2, а характер разрушения образцов преимущественно вязкий.

С повышением содержания железа в металле шва и количества ф-фазы в нем его ударная вязкость понижается, а характер разрушения образцов изменяется от вязкого к хрупкому.

Таким образом установлено, что при обеспечении пониженной степени расплавления стали, при которой содержание железа в металле шва не превышает 16% (площадь ф-фазы не превышает 25%), временное сопротивление и ударная вязкость сварных соединений находятся на уровне свойств бронзы.

Глава 4. Разработка технологии сварки алюминиевых бронз со сталями и

ее освоение

С целью обеспечения временного сопротивления и ударной вязкости сварных соединений алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями на уровне свойств бронзы разработаны два новых технологических процесса сварки, обеспечивающих пониженную степень расплавления стали.

При сварке по первому варианту предварительно на стальную кромку или на поверхность стальной детали (при сварке тавровых) соединений наплавляется подслой из медного сплава. Наплавка подслоя осуществляется по известной технологии (плазменной струей с токоведущей присадочной проволокой или аргонодуговым способом полунезависимой дугой), обеспечивающей минимальное проплавление стали, для наплавки подслоя применяется проволока того же состава, которая предусмотрена для выполнения сварки стали с бронзой.

Разработаны конструктивные элементы подготовки кромок под сварку, обеспечивающие отсутствие расплавления стали при сварке, а также при заварке корня шва после его выборки (рис.5, а). Наплавленный подслой должен иметь толщину не менее Змм. Такая толщина подслоя предотвращает расплавление стали при сварке ее с бронзой (рис.5, б). В той части подслоя, где в процессе последующей сварки будет находиться корень шва, его толщина увеличивается до 5-6 мм на высоту 4-5 мм. Если на подслое не будет выступа толщиной 5-6 мм, то в процессе выборки корня шва подслой будет полностью снят или утончен до толщины <2 мм, что приведет в процессе заварки корня шва к контакту сварочной дуги со сталью, и следовательно, к значительному ее расплавлению и к переходу большого количества железа из стали в шов.

Рис.5. Разделка кромок под сварку и схема процесса сварки: а- разделка кромок при технологии сварки по варианту 1 с предварительно нанесенным подслоем (где 1- наплавленный подслой); б- процесс сварки по варианту 1; в- разделка кромок при технологии сварки по варианту 2; г- процесс сварки по варианту 2

После наплавки промежуточного слоя на сталь выполняется сварка подслоя с бронзой. На разработанный «Способ сварки плавлением меди и ее сплавов со сталями» получен патент РФ на изобретение №2325252.

Во втором варианте технологии сварки, разработанном для выполнения сварки без предварительной наплавки подслоя на сталь, для уменьшения степени проплав-ления стали предусмотрено применение специальной разделки кромок (рис.5, в) и техники сварки. Возбуждение дуги начинается на созданном на бронзовой части детали специальном выступе шириной 5-7мм и высотой 3-4мм, обеспечивающем пре-

дотвращение прожога бронзы и контакта сварочной дуги со сталью при образовании сварочной ванны. С момента образования сварочной ванны на бронзе горелка устанавливается таким образом, чтобы давление дуги и выходящего защитного газа способствовали течению жидкой сварочной ванны к стали (рис.5, г). При этом во все время горения дуги между ней и сталью имеется слой жидкого медного сплава. При достижении стальной кромки жидкий металл сварочной ванны смачивает поверхность стали, после чего горелка разворачивается, и сварочная ванна перемещается в сторону стали.

В процессе контакта сварочной ванны со сталью дугу между неплавящимся электродом и сварочной ванной удерживают на расстоянии 2-3 мм от ее головной части, не допуская переноса ее на сталь.

Процесс соединения бронзы со сталью осуществляется за счет того, что перегретый металл сварочной ванны при контакте его со сталью нагревает сталь за счет теплопередачи, смачивает ее, растворяет или незначительно расплавляет ее, что приводит к образованию металлической связи между ними. При этом процессе сварки во время контакта сварочной ванны со сталью необходимо следить за тем, чтобы дуга горела между неплавящимся электродом и ванной и не переходила на сталь.

Такая техника сварки предохраняет сталь от непосредственного контакта со сварочной дугой, и, следовательно, от ее значительного расплавления.

На разработанную разделку кромок «Конструкция узла подготовки кромок под сварку меди и ее сплавов со сталью» получен патент РФ№ 67002 на полезную модель, а на разработанный «Способ сварки меди и ее сплавов со сталью» патент РФ на изобретение № 2346793

Разработана технология ручной и механизированной аргонодуговой сварки алюминиевой бронзы со сталью соответственно неплавящимся и плавящимся электродом в различных пространственных положениях, обеспечивающая получение временного сопротивления сварных соединений на уровне основного материала (бронзы) и пониженную степень расплавления стали. На разработанную технологию выпущена технологическая инструкция № 103-15 «Сварка трубных досок из алюминиевой бронзы марки СиА18Бе Б48 с корпусом и с фланцами конденсатора из стали 37-2».

Технология аргонодуговой сварки трубных досок из алюминиевой бронзы СиА18Ре с корпусом и с фланцами из стали 37-2 в различных пространственных

положениях плавящимся и неплавящимся электродами по инструкции №103-15 освоена на ОАО «ЛМЗ» для изготовления конденсатора.

Основные положения и результаты выполненной работы по разработке технологии сварки алюминиевых бронз со сталями с пониженной степенью расплавления стали внедрены в 2006-2008г.г. на ФГУП «Адмиралтейские верфи» при аргонодуговой сварке изделий МСЧ.

Общие выводы по работе

1. Установлено, что при сварке плавлением алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями по используемым в промышленности технологиям временное сопротивление и ударная вязкость сварных соединений ниже соответственно временного сопротивления и ударной вязкости бронзы и исходного присадочного материала. Причина такого снижения механических свойств сварных соединений не изучалась.

2. Установлено, что структура металла шва сварного соединения алюминиевых бронз со сталями при сварке с расплавлением стали состоит из двух фаз: а-фазы -матрицы металла шва и расположенной в ней ср-фазы в виде выделений по его сечению и кристаллизационной прослойки у граница сплавления со сталью.

3. а-фаза имеет ГЦК - кристаллическую решетку и представляет собой сложный твердый раствор переменного состава железа, алюминия, марганца и др. элементов стали и бронзы (пересыщенный по железу) в меди. В сварном соединении бронзы БрА9Ж4Н4Мц1 со сталью АБ2 а-фаза имеет следующий химический состав (основные элементы, масс.%): алюминий- 5,7-8,2; марганец- 0,6-1,4; железо- 3,2-6,4; никель - 3,4-5,0; медь- основа, а параметр ее кристаллической решетки а= 3,654-3,660А.

4. ф-фаза имеет ОЦК - кристаллическую решетку с параметром а= 2,890-2,895А и представляет собой сложный твердый раствор переменного состава меди, алюминия, никеля, марганца, углерода и др. элементов стали и бронзы в а-железе (пересыщенный по меди). Она имеет следующий химический состав (основные элементы, масс.%): алюминий- 4,1-9,0; марганец- 0,8-1,6; никель- 4,9-8,8; медь- 13,6-22,1; углерод- 0,062-0,07; кремний- 0,24-0,28; железо- основа. Образцы с химическим составом ф-фазы имеют временное сопротивление 629-813/787 МПа; ударную вязкость ~2,5 Дж/смг. Рассмотренная ф-фаза является новой фазой, образующейся в металле

шва при сварке плавлением алюминиевых бронз со сталями.

5. Установлено влияние степени расплавления стали при сварке на структуру и химический состав металла шва и отдельных фаз в нем. Повышение степени расплавления стали приводит:

-к увеличению количества выделений ф-фазы по сечению металла шва, особенно в зоне переменного состава у границы сплавления его со сталью, и площади металла шва, занятой ими (до 40-60% и более), и к увеличению толщины кристаллизационной прослойки ( до 70мкм и более);

-к увеличению содержания железа от 5 до 40% и более, снижению содержания алюминия от 8,4 до 4,4%, никеля от 5,0 до 3,7% и меди от 80 до 51,5% и менее в металле шва;

-к обеднению а-фазы основными упрочняющими элементами- алюминием (с 8,2 до 5,7%) и никелем (с 5,0 до 3,4%) из-за их перехода в образующуюся в металле шва ф-фазу;

-к снижению в ф-фазе содержания меди от 22,1 до 13,6%, алюминия- от 9,0 до 4,1%, никеля- от 8,8 до 7,9%.

6. В стали у границы с металлом шва в результате диффузии в нее меди, алюминия и др. элементов медного сплава образуется диффузионная прослойка толщиной 5-15мкм. По ее сечению наблюдается плавное изменение концентрации элементов: от границы со швом в сталь происходит уменьшение содержания меди и алюминия и повышение содержания железа.

7. Предложена схема формирования металла шва при сварке алюминиевых бронз со сталями, учитывающая, в отличие от сварки однородных металлов, различия в теплофизических свойствах свариваемых металлов и ограниченную растворимость железа в бронзах и меди в железе.

Железо, перешедшее в сварочную ванну в результате расплавления стали в количествах, превышающих его растворимость в жидком медном сплаве, в процессе охлаждения сварочной ванны кристаллизуется как по ее сечению, так и на оплавленных зернах стали в виде отдельных выделений и кристаллизационной прослойки. В эти выделения и в прослойку диффундируют из сварочной ванны медь, алюминий, углерод и другие элементы, входящие в ее состав, формируя ф-фазу. Выделения ф-фазы, наряду с оплавленными зернами стали и бронзы, становятся центрами даль-

нейшей кристаллизации металла шва. При достижении температуры солидуса оставшаяся жидкая часть сварочной ванны кристаллизуется в а- фазу. Из-за высокой скорости охлаждения сварочной ванны избыточные железо в а- фазе и медь в ф-фазе преимущественно сохраняются в них в виде пересыщенных твердых растворов на основе соответственно меди и а-железа.

8. Установлено влияние степени расплавления стали на временное сопротивление и ударную вязкость сварных соединений алюминиевой бронзы со сталями.

Временное сопротивление сварных соединений с увеличением степени расплавления стали уменьшается из-за обеднения а-фазы такими упрочняющими элементами, как алюминий и никель, в результате их перехода в образующуюся ф-фазу.

Ударная вязкость сварных соединений с увеличением степени расплавления стали уменьшается из-за увеличения в металле шва количества ср-фазы. При этом характер разрушения образцов изменяется от вязкого к хрупкому. Наиболее низкие значения ударной вязкости имеют участки сварного соединения в зоне переменного состава металла шва у границы сплавления со сталью.

При содержании в металле шва менее 16% железа (25% ф-фазы по площади) ударная вязкость сварного соединения при надрезе по границе сплавления сталь-шов составляет 29-39 Дж/см2, что находится на уровне ударной вязкости бронзы, а характер разрушения образцов становится преимущественно вязким. Временное сопротивление таких сварных соединений составляет в среднем 623 МПа, что также находится на уровне свойств бронзы.

9. Разработана технология аргонодуговой сварки алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями, при которой предварительно на сталь наплавляется подслой с ее минимальным расплавлением, выполняется подготовка кромок под сварку с применением разработанных конструктивных элементов и производится сварка подслоя с бронзой, что обеспечивает получение временного сопротивления и ударной вязкости сварных соединений на уровне свойств бронзы,

10. Разработана технология аргонодуговой сварки алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями без применения подслоя с пониженной степенью расплавления стали за счет применения специальной разделки кромок и техники сварки, что обеспечивает получение временного сопротивления и ударной вязкости сварных соединений на уровне свойств бронзы.

11. Разработана технология механизированной аргонодуговой сварки алюминиевой бронзы со сталью в различных пространственных положениях, обеспечивающая получение временного сопротивления сварных соединений на уровне свойств основного материала (бронзы).

12 Технология аргонодуговой сварки трубных досок из алюминиевой бронзы с корпусом и с фланцами из углеродистой стали освоена на ОАО «JIM3» для изготовления конденсатора. Выпущена согласованная с ОАО «JIM3» технологическая инструкция № 103-15 «Сварка трубных досок из алюминиевой бронзы марки CuA18Fe F48 с корпусом и с фланцами конденсатора из стали St 37-2».

13. Основные положения и результаты выполненной работы по разработке технологии сварки алюминиевых бронз со сталями с пониженной степенью расплавления стали внедрены в 2006-2008г.г. на ФГУП «Адмиралтейские верфи» при аргонодуговой сварке изделий МСЧ.

14. На разработанные «Способ сварки плавлением меди и ее сплавов со сталями», «Способ сварки меди и ее сплавов со сталью» и «Конструкцию узла подготовки кромок под сварку меди и ее сплавов со сталью» получены патенты РФ соответственно на изобретения № 2325252 и № 2346793 и на полезную модель № 67002.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАННЫ В СЛЕДУЩИХ РАБОТАХ:

1. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Сварка меди и ее сплавов со сталями (Литературный обзор) // Вопросы материаловедения. 2002. №4(32). С.52-65.

2. Баранов A.B., Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Исследования технологии сварки алюминиевой бронзы с высокопрочной сталью АБ2-ПК // Материалы научно-практической конференции «160 лет Котлонадзору России. Петровские чтения». Санкт-Петербург, 2003. С.27-28.

3. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Исследование особенностей сварки алюминиевой бронзы марки БрА9Ж4Н4 со сталью АБ2-ПК// Вопросы материаловедения. 2004. №2(38). С.99-107.

4. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Исследование особенностей сварки алюминиевых бронз со сталями // Труды конференции молодых ученых и специалистов ЦНИИ КМ «Прометей» 2004 г. Санкт-Петербург, 2005. С.59-67.

5. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Сварка алюминиевых бронз со сталями // Материалы X Всеросийского научно-технического семинара «Обеспечение безопасности и экономичности энергетического оборудования». Санкт-Петербург: «Ива», 2004. С.260-264. '

6. Баранов A.B., Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Выбор сварочных материалов и исследование особенностей технологии аргонодуговой сварки высокопрочных алюминиевых бронз со сталями // Сб. докл. II второго научно-практического семинара предприятий стран СНГ. «Дуговая сварка. Материалы и качество». Киев, 2005. С.26-30.

7. Рыбин В.В., Вайнерман А.Е., Баранов A.B., Андронов Е.В., Пичужкин С.А. Исследование особенностей и разработка прогрессивных технологий сварки медных сплавов со сталями и наплавки медных сплавов на стали // Вопросы материаловедения. 2006. №1(45). С.220-229.

8. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А., Петров С.Н. Исследование состава, структуры и механических свойств металла зон сварных соединений медных сплавов со сталями и их влияние на механические свойства сварных соединений // Вопросы материаловедения. 2006. №4(48). С.43-55.

9. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Исследование состава и структуры металла шва и их влияние на механические свойства сварных соединений алюминиевых бронз со сталями//Вопросы материаловедения. 2007. №3(51). С.102-106.

10. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Исследование особенностей формирования состава и структуры металла шва при сварке плавлением алюминиевых бронз со сталями и их влияние на механические свойства сварных соединений // Вопросы материаловедения. 2008. №4(56). С.24-36.

11. Патент 2325252 Российская Федерация, МПК В23К 9/00, 9/23, 103/22. Способ сварки плавлением меди и ее сплавов со сталями I Рыбин В.В., Баранов A.B., Вайнерман А.Е., Андронов Е.В., Пичужкин С.А.; заявитель и патентообладатель ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей». .№2006117958/02; заявл. 24.05.2006; опубл.27.05.2008, Бюл. .№15.4с.

12. Патент 67002 Российская Федерация, МПК В23К 33/00. Конструкцию узла подготовки кромок под сварку меди и ее сплавов со сталью / Баранов A.B., Андронов Е.В., Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А., Попов О.Г.; заявитель и патентообладатель ФГУП

«ЦНИИ КМ «Прометей». №2007108364/22; заявл. 05.03.2007; опубл. 10.10.2007, Бюл. .№28. Зс.

13. Патент 2346793 Российская Федерация, МПК В23К 9/167, 103/22. Способ сварки меди и ее сплавов со сталью / Рыбин В.В., Баранов A.B., Вайнерман А.Е., Андронов Е.В., Пичужкин С.А.; заявитель и патентообладатель ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей». №2007103060/02; заявл. 25.01.2007; опубл. 20.02.2009, Бюл. №5. 5с.

Выходные данные

Подписано в печать « 20 » марта 2009г. Формат 60x48 1/16. Печать - офсетная. Усл. п. л. 1. Уч.-изд. л. 1,5 Тираж_экз. Заказ №_

Отпечатано в типографии ФГУП "ЦНИИ КМ "Прометей" 191015, Санкт- Петербург, улица Шпалерная, дом 49

Лицензия на полиграфическую деятельность Лр № 020644 от 13 октября 1997 тир. №_

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Некоторые характеристики медных сплавов и сталей и их взаимодействия между собой. Анализ результатов работ по разработке технологии сварки плавлением медных сплавов со сталями.

1.1 .Некоторые характеристики медных сплавов и сталей и взаимодействия их основных элементов между собой.

1.2.0бзор работ по сварке плавлением меди и ее сплавов со сталями.

1.3.Анализ литературных данных. Задачи исследования.

Глава 2. Исследование структуры и состава металла шва сварных соединений алюминиевых бронз со сталями.

2.1 .Структура металла шва и сварных соединений.

2.2.Химический состав металла шва и металла отдельных структурных составляющих в нем.

2.2.1 .Химический состав металла шва.

2.2.2.Химический состав матрицы металла шва.

2.2.3 .Химический состав выделений железистой составляющей.

2.2.4.Химический состав кристаллизационной прослойки

2.2.5.Химический состав диффузионной прослойки.

2.2.6.Химический состав металла шва и структурных составляющих в нем при различных сочетаниях основного и присадочного материалов.

2.3.Фазовый состав металла в зонах сварного соединения.

2.4.Формирование состава и структуры металла шва.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Исследование влияния состава и структуры зоны сплавления и металла шва на механические свойства сварного соединения.

3.1 .Механические свойства структурных составляющих.

3.2.Влияние содержания железа на механические свойства металла шва.

3.3.Влияние степени расплавления стали на временное сопротивление сварных соединений.

3.4.Влияние состава и структуры металла шва и зоны сплавления его со сталью на ударную вязкость сварных соединений.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Разработка технологии сварки алюминиевых бронз со сталями и ее освоение.

4.1 .Технология сварки бронзы со сталью с использованием подслоя.

4.2.Технология сварки бронзы со сталью с применением специальных технологических приемов.

4.3.Разработка и освоение технологии ручной и механизированной сварки алюминиевой бронзы со сталью в различных пространственных положениях.

Выводы по главе 4.

В судостроении, машиностроении и других отраслях промышленности при изготовлении многих ответственных изделий необходимо применять сварку медных сплавов со сталями (соединения трубных решеток из медных сплавов со стальным корпусом при изготовлении конденсаторов; соединения стальных ниппелей, фланцев, штуцеров, переборочных стаканов с трубами из медных сплавов в трубопроводах забортной воды, хладона, систем углекислотного тушения, топливных трубопроводах, в системах дизель-генераторов и воздухоохладителей; соединения деталей из медных сплавов и стали в судовой арматуре; соединения стальных ребер жесткости с фланцами из медных сплавов на крышках охладителей в теплообменных аппаратах; соединения облицовочных полос или втулок из алюминиевых бронз со стальными деталями в узлах трения; соединения полос из алюминиевых бронз со стальным полотном дверей; соединения направляющих из алюминиевых бронз со сталью; соединения медной стенки кристаллизатора со стальной рубашкой; соединения массивной медной головки со стальными трубами фурм кислородного дутья; соединения углеродистых сталей с медью при изготовлении мартеновских фурм; соединения медноникелевого сплава с углеродистой сталью при изготовлении холодильных установок, испарителей, сосудов давления и др.).

Многие из приведенных выше ответственных изделий изготавливаются из сварных соединений алюминиевых бронз со сталями.

Сварка медных сплавов со сталями имеет определенные особенности и трудности, основными из которых являются малая растворимость меди в железе и железа в меди, различия в температуре плавления, составах, структуре и свойствах соединяемых металлов, возможность образования в шве новых структурных составляющих, отсутствовавших в исходных металлах и др.

Проведенный литературный обзор показал, что процессы формирования металла шва, особенности сварки с ложно легированных алюминиевых бронз со сталями, влияние степени расплавления стали, состава и структуры металла шва на свойства сварных соединений меди и ее сплавов со сталями изучены недостаточно. Технология сварки разрабатывалась преимущественно для получения сварных соединений меди, медно-никелевого сплава МНЖ5-1 и бронзы БрАМц9-2 с углеродистыми сталями. Применяемая технология сварки и сварочные проволоки из сплавов марок МНЖКТ5-1-0,2-0,2, БрАМц9-2, 80 СиА18 не обеспечивают временное сопротивление сварных соединений (другие свойства практически не рассматривались) на уровне свойств основных материалов, особенно при сварке сложнолегированных бронз с высокопрочными сталями. Исследования, проведенные в последнее время во ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» по изучению механических свойств сварных соединений алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями, показали, что при сварке по используемой в промышленности технологии значения ударной вязкости металла шва, особенно в зоне сплавления сталь-шов, в 3-4 раза ниже ударной вязкости бронзы. Временное сопротивление сварных соединений также ниже временного сопротивления бронзы. Причины такого понижения механических свойств сварных соединений ранее не исследовались.

Выполненные в настоящей работе исследования позволили установить причину получения низких значений ударной вязкости и временного сопротивления сварных соединений алюминиевых бронз со сталями и разработать новую технологию сварки, обеспечивающую получение временного сопротивления и ударной вязкости сварных соединений на уровне свойств бронзы, что дает возможность создавать современные конструкции с применением сварных соединений разнородных алюминиевых бронз и сталей.

Дель работы и задачи исследования

Целью настоящей работы являлось разработка научно обоснованной технологии аргонодуговой сварки алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями, обеспечивающей получение временного сопротивления и ударной вязкости металла сварных соединений на уровне свойств бронзы. Для достижение поставленной цели решались следующие задачи: -исследование структуры металла шва сварных соединений в зависимости от степени расплавления стали;

-исследование химического и фазового состава металла шва и отдельных структур в нем;

-разработка схемы формирования состава и структуры металла шва при сварке;

-определение влияния состава и структуры металла шва на механические свойства сварных соединений;

-определение влияния технологии сварки на степень расплавления стали; -разработка технологии сварки, обеспечивающей получение временного сопротивления и ударной вязкости сварных соединений алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями на уровне основного материала - бронзы.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: -установлено, что при сварке алюминиевых бронз со сталями структура металла шва состоит преимущественно из двух сложных фаз переменного состава: а- фазы с ГЦК - решеткой (твердый раствор на основе меди) в виде матрицы металла шва и ф-фазы с ОЦК - решеткой (твердый раствор на основе а-железа) в виде ее выделений по сечению металла шва и кристаллизационной прослойки у границы сплавления со сталью; определены их химические составы и параметры кристаллических решеток;

-установлена закономерность изменения состава а- и ф- фаз, количества выделений ф- фазы и толщины кристаллизационной прослойки в зависимости от степени расплавления стали. С повышением степени расплавления стали увеличивается количество выделений хрупкой ф- фазы и толщина кристаллизационной прослойки, что приводит к существенному уменьшению ударной вязкости металла сварных соединений и к изменению характера их разрушения от вязкого к хрупкому. При этом матрица металла шва обедняется упрочняющими элементами - алюминием и никелем, диффундирующими из жидкой ос-фазы в образующуюся ср- фазу и в сталь, что приводит к уменьшению временного сопротивления металла шва;

-установлено, что для повышения временного сопротивления и ударной вязкости металла шва и сварных соединений алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями до уровня свойств бронзы технология сварки должна обеспечивать пониженную степень расплавления стали. Определены технологические параметры аргонодуговой сварки, обеспечивающие пониженную степень расплавления стали за счет того, что между дугой и сталью во все время процесса сварки имеется слой жидкого металла из медного сплава, предотвращающего непосредственное горение дуги между неплавя-щимся электродом и сталью;

-предложен критерий обеспечения конструктивной прочности разнородных сварных соединений алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями (по временному сопротивлению и ударной вязкости): среднее содержание ф- фазы в зоне переменного состава металла шва у границы сплавления со сталью не должно превышать 25%;

-сформулирована схема формирования металла шва при сварке медных сплавов со сталями, учитывающая различия в теплофизических свойствах свариваемых металлов и ограниченную растворимость железа в бронзах и меди в железе и заключающаяся в следующем. Железо, перешедшее в сварочную ванну в результате расплавления стали в количествах, превышающих его растворимость в жидком медном сплаве, в процессе охлаждения сварочной ванны кристаллизуется как по ее сечению, так и на оплавленных зернах стали в виде отдельных выделений и кристаллизационной прослойки. В эти выделения и в прослойку диффундируют из сварочной ванны медь, алюминий, углерод и другие элементы, входящие в ее состав, формируя ср-фазу. Выделения ф-фазы, наряду с оплавленными зернами стали и бронзы, становятся центрами дальнейшей кристаллизации металла шва. При достижении температуры солидуса оставшаяся жидкая часть сварочной ванны кристаллизуется в а- фазу. Из-за высокой скорости охлаждения сварочной ванны избыточные железо в а- фазе и медь в ф-фазе преимущественно сохраняются в них в виде пересыщенных твердых растворов на основе соответственно меди и а-железа.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- показано, что для обеспечения временного сопротивления и ударной вязкости металла шва сварных соединений алюминиевых бронз с углеродистой и низколегированной сталью на уровне свойств основного металла (бронзы) сварку следует выполнять таким образом, чтобы среднее содержание железа и количество ср- фазы (по площади) в зоне переменного состава металла шва у границы сплавления со сталью не превышали соответственно 16 и 25%;

-разработана новая технология аргонодуговой сварки алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями, обеспечивающая пониженную степень расплавления стали, при которой содержание железа и ср- фазы в зоне переменного состава металла шва у границы сплавления со сталью не превышает соответственно 16 и 25%, а временное сопротивление и ударная вязкость сварных соединений находятся на уровне свойств бронзы;

-разработана и освоена на ОАО «ЛМЗ» технология аргонодуговой сварки в различных пространственных положениях плавящимся и неплавящимся электродом трубных досок из алюминиевой бронзы СиА18Ре с корпусом и фланцами из стали 81 37-2 ( российский аналог Ст 3) применительно к изготовлению конденсатора и выпущена согласованная с ОАО «ЛМЗ» технологическая инструкция «Сварка трубных досок из алюминиевой бронзы марки СиА18Ре с корпусом и с фланцами конденсатора из стали 8137-2» №103-15;

- основные положения и результаты выполненной работы по разработке технологии сварки алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями с пониженной степенью расплавления стали внедрены на ФГУП «Адмиралтейские верфи» при аргонодуговой сварки изделий МСЧ.

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты исследования влияния степени расплавления стали на структуру, химический и фазовый состав металла шва сварных соединений алюминиевых бронз со сталями;

- особенности формирования как состава и структуры металла шва, так и отдельных структурных составляющих в нем при сварке разнородных алюминиевой бронзы и стали;

- влияние степени расплавления стали при сварке на механические свойства (временное сопротивление и ударную вязкость) металла шва и сварного соединения в целом;

- новая технология сварки алюминиевых бронз со сталями с пониженной степенью расплавления стали.

Апробация результатов работы

Основные результаты работы докладывались: на ежегодной конференции молодых ученых и специалистов (г. Санкт-Петербург, 2003, 2005, 2006, 2007г.г.); на семинаре «Петровские чтения» в рамках научно-технической конференции «160 лет Котлонадзора России» (г. Санкт-Петербург, 2003г.); на X всероссийском научно-практическом семинаре «Обеспечение безопасности и экономичности энергетического оборудования» (г. Санкт-Петербург, 2004г.); на втором научно-практическом семинаре предприятий стран СНГ «Дуговая сварка. Материалы и качество» (г. Магнитогорск, 2005г.); на семинаре «Технология дуговой сварки и наплавки при решении задач современной промышленности» (г. Санкт-Петербург, 2006г.); на научно-практической конференции «Прочность и долговечность сварных конструкций в тепловой и атомной энергетике» (г. Санкт-Петербург, 2007г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 13 научно- технических работ, из них 6 в журнале, рекомендованном ВАК РФ, получены 3 патента Российской Федерации.

Структура и объем диссертационной работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 111 наименований и 2 приложений. Общий объем составляет 153 страницы компьютерного текста, включая 29 рисунков и 28 таблиц.

Общие выводы по работе

1. Установлено, что при сварке плавлением алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями по используемым в промышленности технологиям временное сопротивление и ударная вязкость сварных соединений ниже соответственно временного сопротивления и ударной вязкости бронзы и исходного присадочного материала. Причина такого снижения механических свойств сварных соединений не изучалась.

2. Установлено, что структура металла шва сварного соединения алюминиевых бронз со сталями при сварке с расплавлением стали состоит из двух фаз: а-фазы -матрицы металла шва и расположенной в ней ср-фазы в виде выделений по его сечению и кристаллизационной прослойки у граница сплавления со сталью.

3. а-фаза имеет ГЦК - кристаллическую решетку и представляет собой сложный твердый раствор переменного состава железа, алюминия, марганца и др. элементов стали и бронзы (пересыщенный по железу) в меди. В сварном соединении бронзы БрА9Ж4Н4Мц1 со сталью АБ2 а-фаза имеет следующий химический состав (основные элементы, масс.%): алюминий- 5,7-8,2; марганец-0,6-1,4; железо- 3,2-6,4; никель - 3,4-5,0; медь— основа, а параметр ее кристаллической решетки а= 3,654-3,660А.

4. ф-фаза имеет ОЦК - кристаллическую решетку с параметром а= 2,890-2,895А и представляет собой сложный твердый раствор переменного состава меди, алюминия, никеля, марганца, углерода и др. элементов стали и бронзы в а-железе (пересыщенный по меди). Она имеет следующий химический состав (основные элементы, масс.%): алюминий- 4,1-9,0; марганец- 0,8-1,6; никель-4,9-8,8; медь- 13,6-22,1; углерод- 0,062-0,07; кремний- 0,24-0,28; железо- основа. Образцы с химическим составом ср-фазы имеют временное сопротивление 629-813/787 МПа; ударную вязкость -2,5 Дж/см2. Рассмотренная ср-фаза является новой фазой, образующейся в металле шва при сварке плавлением алюминиевых бронз со сталями.

5. Установлено влияние степени расплавления стали при сварке на структуру и химический состав металла шва и отдельных фаз в нем. Повышение степени расплавления стали приводит:

-к увеличению количества выделений ф-фазы по сечению металла шва, особенно в зоне переменного состава у границы сплавления его со сталью, и площади металла шва, занятой ими (до 40-60% и более), и к увеличению толщины кристаллизационной прослойки ( до 70мкм и более);

-к увеличению содержания железа от 5 до 40% и более, снижению содержания алюминия от 8,4 до 4,4%, никеля от 5,0 до 3,7% и меди от 80 до 51,5% и менее в металле шва;

-к обеднению а-фазы основными упрочняющими элементами- алюминием (с 8,2 до 5,7%) и никелем (с 5,0 до 3,4%) из-за их перехода в образующуюся в металле шва ср-фазу;

-к снижению в ф-фазе содержания меди от 22,1 до 13,6%, алюминия- от 9,0 до 4,1% , никеля- от 8,8 до 7,9%.

6. В стали у границы с металлом шва в результате диффузии в нее меди, алюминия и др. элементов медного сплава образуется диффузионная прослойка толщиной 5-15мкм. По ее сечению наблюдается плавное изменение концентрации элементов: от границы со швом в сталь происходит уменьшение содержания меди и алюминия и повышение содержания железа.

7. Предложена схема формирования металла шва при сварке алюминиевых бронз со сталями, учитывающая, в отличие от сварки однородных металлов, различия в теплофизических свойствах свариваемых металлов и ограниченную растворимость железа в бронзах и меди в железе.

Железо, перешедшее в сварочную ванну в результате расплавления стали в количествах, превышающих его растворимость в жидком медном сплаве, в процессе охлаждения сварочной ванны кристаллизуется как по ее сечению, так и на оплавленных зернах стали в виде отдельных выделений и кристаллизационной прослойки. В эти выделения и в прослойку диффундируют из сварочной ванны медь, алюминий, углерод и другие элементы, входящие в ее состав, формируя ф-фазу. Выделения ф-фазы, наряду с оплавленными зернами стали и бронзы, становятся центрами дальнейшей кристаллизации металла шва. При достижении температуры солидуса оставшаяся жидкая часть сварочной ванны кристаллизуется в а- фазу. Из-за высокой скорости охлаждения сварочной ванны избыточные железо в а- фазе и медь в ф-фазе преимущественно сохраняются в них в виде пересыщенных твердых растворов на основе соответственно меди и а-железа.

8. Установлено влияние степени расплавления стали на временное сопротивление и ударную вязкость сварных соединений алюминиевой бронзы со сталями.

Временное сопротивление сварных соединений с увеличением степени расплавления стали уменьшается из-за обеднения а-фазы такими упрочняющими элементами, как алюминий и никель, в результате их перехода в образующуюся ф-фазу.

Ударная вязкость сварных соединений с увеличением степени расплавления стали уменьшается из-за увеличения в металле шва количества ф-фазы. При этом характер разрушения образцов изменяется от вязкого к хрупкому. Наиболее низкие значения ударной вязкости имеют участки сварного соединения в зоне переменного состава металла шва у границы сплавления со сталью.

При содержании в металле шва менее 16% железа (25% ф-фазы по площади) ударная вязкость сварного соединения при надрезе по границе сплавления сталь-шов составляет 29-39 Дж/см , что находится на уровне ударной вязкости бронзы, а характер разрушения образцов становится преимущественно вязким. Временное сопротивление таких сварных соединений составляет в среднем 623МПа, что также находится на уровне свойств бронзы.

9. Разработана технология аргонодуговой сварки алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями, при которой предварительно на сталь наплавляется подслой с ее минимальным расплавлением, выполняется подготовка кромок под сварку с применением разработанных конструктивных элементов и производится сварка подслоя с бронзой, что обеспечивает получение временного сопротивления и ударной вязкости сварных соединений на уровне свойств бронзы.

10. Разработана технология аргонодуговой сварки алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями без применения подслоя с пониженной степенью расплавления стали за счет применения специальной разделки кромок и техники сварки, что обеспечивает получение временного сопротивления и ударной вязкости сварных соединений на уровне свойств бронзы.

11. Разработана технология механизированной аргонодуговой сварки алюминиевой бронзы со сталью в различных пространственных положениях, обеспечивающая получение временного сопротивления сварных соединений на уровне свойств основного материала (бронзы).

12 Технология аргонодуговой сварки трубных досок из алюминиевой бронзы с корпусом и с фланцами из углеродистой стали освоена на ОАО «ЛМЗ» для изготовления конденсатора. Выпущена согласованная с ОАО «ЛМЗ» технологическая инструкция № 103-15 «Сварка трубных досок из алюминиевой бронзы марки СиАШРе Б48 с корпусом и с фланцами конденсатора из стали 8137-2».

13. Основные положения и результаты выполненной работы по разработке технологии сварки алюминиевых бронз со сталями с пониженной степенью расплавления стали внедрены в 2006-2008г.г. на ФГУП «Адмиралтейские верфи» при аргонодуговой сварке изделий МСЧ.

14. На разработанные «Способ сварки плавлением меди и ее сплавов со сталями», «Способ сварки меди и ее сплавов со сталью» и «Конструкцию узла подготовки кромок под сварку меди и ее сплавов со сталью» получены патенты РФ соответственно на изобретения № 2325252 и № 2346793 и на полезную модель № 67002.

1. Абрамович В.Р. Сварка меди и сплавов на медной основе со сталью // Сварка разнородных металлов. Л.: ЛДНТП, 1966. С.36-53.

2. Абрамович В.Р. Сварка сталей типа АК с цветными сплавами на основе меди // Технология судостроения. 1968. С. 18-23.

3. Абрамович В.Р., Демянцевич В.П., Ефимов Л.А. Сварка плавлением меди и сплавов на медной основе. Л.: «Машиностроение», 1988. 218с.

4. Акулов А.И., Бельчук Г.А., Демянцевич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением. М.: «Машиностроение», 1977. 285 с.

5. Аравин Б.П., Капитонова Н.П., Киткина М.Г., Лукина Г.Г., Никитина К.А. Особенности распада твердого раствора в закаленной алюминиевой бронзе // Вопросы судостроения. Сер. Металловедение. 1981. Вып. 33. С.31-38.

6. Аравин Б.П., Харькова Л.В. Влияние структурной неоднородности на коррозионную стойкость алюминево-железистоникелевых бронз в морской воде // Вопросы судостроения. Сер. Металловедение. 1983. Вып. 36. С.60-73.

7. Ардентов В.В., Вайнерман А.Е., Захаров В.Ф. и др. Влияние проникновений медных сплавов в сталь на свойства биметалла // Автоматическая сварка. 1979. № 5. С.37-38.

8. A.C. 1348110, В23К 9/16. Способ дуговой сварки меди со сталью/ В.Н. Беляев, В.И. Разенков; опубл. 30.10.1987, Бюл. №40.

9. A.C. 1518097, В23К 9/16. Способ сварки плавлением меди со сталью/ В.Н. Беляев; опубл. 30.10.1989, Бюл. № 40.

10. A.C. 1447596, В23К 9/23, 3/00. Способ сварки плавлением меди со сталью/ Б.А.Шутов, Н.Д.Лифанов; опубл. 30.12.1988, Бюл. №48.

11. A.C. 1648665, В23К. Способ соединения дуговой сваркой тонкостенной стали с медью/В.И.Леменко, И.Н.Герасимов; опубл. 15.05.1991, Бюл.№18.

12. Балабаев Т.М., Джевага И.И., Иващенко Г.М. Влияние наплавки меди и ее сплавов на статическую прочность сталей марок СтЗ, 20Х и 40Х // Сварочное производство. 1969. № 5. С.28-31.

13. Баранов A.B., Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Исследования технологии сварки алюминиевой бронзы с высокопрочной сталью АБ2-ПК // Материалы научно- практической конференции «160 лет Котлонадзору России. Петровские чтения». Санкт-Петербург, 2003. С.27-28.

14. Башкатов A.B., Рыжков Ф.Н., Петренко В.Р., Кондратков А.Е. Электроннолучевая сварка технического железа с бронзой // Сварочное производство. 1977. №8. С.20-21.

15. Беляев Н.В., Вайнерман А.Е., Минчина А.Н. и др. О некоторых причинах повышенной склонности сплавов на медной основе к трещинообразованию при сварке //Вопросы судостроения. 1975. Вып. 20. С.95-102.

16. Беляев Н.В. Некоторые особенности процессов пайки и сварки меди со сталью. Автоматическая сварка. 1984. № 7. с. 56-59.

17. Беляев Н.В. Влияние положения источника нагрева относительно свариваемых кромок на трещиностойкость соединений меди с перлитной сталью // Автоматическая сварка. 1987. № 10. С. 35-38.

18. Вайнерман А.Е. Электродуговая сварка меди и медно-никелевых сплавов со сталью // Автоматическая сварка. 1959. № 4. С.84-86.

19. Вайнерман, А.Е. К вопросу сварки меди со сталью // Автоматическая сварка 1963. № 12. С. 79-82.

20. Вайнерман А.Е. Технология электродуговой сварки меди со сталью. JL: «ЛДНТП», 1963. 22 с.

21. Вайнерман А.Е. Некоторые вопросы сварки меди и ее сплавов со сталью // Сварка разнородных металлов. Л.: «ЛДНТП», 1966. С.19-35.

22. Вайнерман А.Е., Шоршоров М.Х. и др. Плазменная наплавка металлов. Л.: «Машиностроение», 1969. 192 с.

23. Вайнерман А.Е. Формирование состава и структура зоны сплавления при наплавке медных сплавов на сталь // Сварка: Сборник статей/ Судостроение. Ленинград, 1970. Вып.13. С. 239-255.

24. Вайнерман А.Е. Наплавка металлов полунезависимой дугой. Л.: «ЛДНТП», 1971. 22 с.

25. Вайнерман А.Е., Капитонова П.В. Исследование структурной неоднородности в биметаллах, получаемых наплавкой медных сплавов на сталь // Сварка: Сборник статей/ Судостроение. Ленинград, 1971. Вып. 14. С. 184-191.

26. Вайнерман А.Е., Обуховский В.В., Капитонов Н.Т. Исследование структуры наплавок медных сплавов на сталь // Физика и химия обработки материалов. 1971. №5. С.109-114.

27. Вайнерман А.Е., Константинова П.П., Обуховский В.В. Исследование растекания жидких медных сплавов по поверхности стали // Современное состояние высокотемпературной металлографии: Сб. статей. Москва, 1974. С. 127137.

28. Вайнерман А.Е., Обуховский В.В., Резникова Г.Г и др. Структура зоны сплавления при наплавке медных сплавов на сталь // Вопросы судостроения. Сер. Сварка. 1974. № 18. С.63-73.

29. Вайнерман А.Е. О процессах растворения и диффузии на межфазной границе при взаимодействии разнородных металлов // Автоматическая сварка. 1976. №2. С.15-19.

30. Вайнерман А.Е., Беляев Н.В. Сварка высокопрочных литейных алюминиевых бронз. Л.: «ЛДНТП», 1977. 22 с.

31. Вайнерман А.Е., Сютьев А.Н. Влияние диффузионных прослоек на механические свойства биметалла // Автоматическая сварка. 1977. № 8. С.56-59.

32. Вайнерман А.Е. Механизм межкристаллитного проникновения при наплавке медных сплавов на сталь // Автоматическая сварка. 1981. № 6. С.22-29.

33. Вайнерман А.Е. Диффузия элементов медных сплавов в сталь при наплавке и термической обработке // Судостроительная промышленность. Сер. Материаловедение. 1991. Вып.11. С.53-65.

34. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Сварка меди и ее сплавов со сталями (Литературный обзор) // Вопросы материаловедения . 2002. №4(32). С.52-65.

35. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Исследование особенностей сварки алюминиевой бронзы марки БрА9Ж4Н4 со сталью АБ2-ГЖ// Вопросы материаловедения. 2004. №2(38). С.99-107.

36. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Сварка алюминиевых бронз со сталями // Материалы X Всеросийского научно-технического семинара «Обеспечение безопасности и экономичности энергетического оборудования». Санкт-Петербург: «Ива», 2004. С.260-264.

37. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Исследование особенностей сварки алюминиевых бронз со сталями // Труды конференции молодых ученых и специалистов ЦНИИ КМ «Прометей» 2004г. Санкт-Петербург, 2005. С.59-67.

38. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Исследование состава и структуры металла шва и их влияние на механические свойства сварных соединений алюминиевых бронз со сталями // Вопросы материаловедения. 2007. №3(51). С. 102106.

39. Вол А.Е. Строение и свойства двойных металлических систем. М.: «Физмат-газ», 1962. 980 с.

40. Гамов Н.С., Миличенко C.JI., Василенко Г.И. Строение и свойства переходной зоны биметалла сталь-бронза // Новые процессы наплавки, свойства наплавленного металла и переходной зоны: Сб. науч. докл./ ИЭС им. Е.О.Патона. Киев, 1984. С. 127-129.

41. Гончаров А.Н., Деев Г.В. Воздействие поверхностных явлений на механические свойства медностальных соединений// Сборник: 4-я Всесоюзная конференция по сварке цветных металлов. Тезисы докладов. Мариуполь, 4-7сентября 1990г/ Киев, 1990. С.94-95.

42. Грудзинский Б.В., Шлямнева И.А., Степанов Г.А. О взаимодействии расплавленной меди со сталями при наплавке и сварке // Сварочное производство. 1970. № 12. С.35-37.

43. Горынин И.В., Малышевский В.А., Легостаев Ю.Л., Грищенко Л.В. Высокопрочные свариваемые стали // Вопросы материаловедения. 1999. №3(20). С.21-29.

44. Государственный стандарт. Бронзы безоловянные литейные (ГОСТ493-79). 12с.

45. Давыдов В.А., Балковец Д.С. Формирование наплавленного металла при сварке меди с железом по отбартовке // Сварочное производство. 1972. № 6. С.36-39.

46. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди. Справочник. М.: «Наука», 1979. 249 с.

47. Джевага И.И., Иващенко Г.М. Исследование влияния режимов наплавки и состава медных сплавов на механические свойства сталей марок СтЗ, 20Х,4ОХ и 40XH // Сварка цветных металлов. Л.: «ЛДНТП», 1969. С.105-114.

48. Джевага И.И., Лебедев Ю.М., Иващенко Г.М. Исследование зоны сплавления сварного соединения углеродистой стали с алюминиевой бронзой // Автоматическая сварка. 1970. № 8. С.29-33.

49. Илюшенко В.М., Босак Л.К., Гришин Л.И. Автоматическая сварка под флюсом меди со сталью больших толщин //Автоматическая сварка. 1966. № 6. С.68.

50. Иващенко Г.М., Джевага И.И., Лебедев Ю.М. Механические свойства соединения при наплавке алюминиевой бронзы на углеродистые стали // Автоматическая сварка. 1971. № 8. С.52-55.

51. Корнилов И.И., Матвеева Н.М., Пряхина Л.И., Полякова P.C. Металлохими-ческие свойства элементов периодической системы. М.: «Наука», 1966. 346с.

52. Коренюк Ю.М. Сварка меди под флюсом. М.: «Машиностроение», 1967. 20с.

53. Ламашевский В.П., Лебедев A.A., Новиков Н.В., Сенин A.M. Исследование прочности сварных соединений разнородных металлов (стали Х19Н10Т и бронзы БрАЖ9-4) // Проблемы прочности. 1975. №11. С.72-75.

54. Лившиц Л.С. Металловедение для сварщиков. М.: «Машиностроение», 1979. 254с.

55. Литейные бронзы. Под ред. Лебедева К.П. Л.:«Машиностроение», 1973.312с.

56. Лосицкий Н.Г., Глушко В.Я., Митуг А.Е. Сварка меди со сталью в среде углекислого газа//Химическое и нефтяное машиностроение. 1973. №6.С.26-28.

57. Малышевский В.А., Грищенко Л.В., Барышников А.П. Сварочные материалы и технология сварки высокопрочных сталей // Вопросы материаловедения. 1999. № 3(20). С.46-62.

58. Марочник сталей и сплавов. Под ред. В.Г.Сорокина, М.: «Машиностроение», 1989. 640 с.

59. Мотовилина Г.Д., Пазилова У.А., Хлусова Е.И. Влияние легирования на структуру и свойства зоны термического влияния сварного соединения из высокопрочной хромоникельмолибденовой стали // Вопросы материаловедения. 2006. 1(45). С.54-63.

60. Механизированная сварка фурм кислородного дутья// Сварщик. 2006. №1. С.23.

61. Невидомский В.А., Красильников С.Г., Панин А.Д. и др. Опыт сварки мед-ностальных кристаллизаторов на АО НК МЗ// Автоматическая сварка. 2003. №8. С.47-49.75,Осинцев O.E., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы. М.: «Машиностроение», 2004. 336с.

62. Павлюк С.К., Ротач А.П., Вечер A.B. Свойства металла сварных швов соединений медь-низкоуглеродистая сталь при повышенных температурах и их сопротивление термической усталости // Проблемы прочности. 1986. №3. С.15-19.

63. Петров Г.Л. Неоднородность металла сварных соединений. JL: «Судпром-гиз», 1963. 206 с.

64. Пешехонов В.Д., Кобылянский И.Ф., Дубицкий А.К. Сварка тонколистовых соденинений меди со сталью Х18Н10Т // Сварочное производство. 1966. № 1. С.14-16.

65. Преварский А.П. Исследование системы Fe-Cu-Al // Известия академии наук СССР. 1971. №4. С.229-222.

66. Рабкин Д.М., Курочко P.C., Стрижевская Л.Г. Сварка разнородных металлов и сплавов. М.: «Машиностроение», 1984. 239 с.

67. Рому В.Г. Исследование медного угла диаграммы состояния системы Cu-Al-Mn-Fe // Труды ЛПИ. 1964. № 234. С.62-68.

68. Рыбин В.В., В.А.Малышевский, Хлусова Е.И. Структура и свойства хладостойких сталей для конструкций северного исполнения // Вопросы материаловедения. 2006. №1(45). С.24-44.

69. Сварка и свариваемые материалы. Справочник т.1. Под ред. В.Н.Волченко. М.: «Металлургия», 1991. 350 с.

70. Сварка и наплавка. Пособие по выбору наплавочных материалов фирмы ESAB. Под ред. Балановского А.Е., Чупина Ю.Б., Беликова А.Б., Школярен-ко A.A. Издание четвертое. 2004. 124 с.

71. Сего Н., Гиддчоцу Е. Сварка разнородных металлов. Сварка плавлением разнородных черных и цветных металлов // Weld Techno. 1989. N 9. v.37.

72. Соколов H.H., Лазаренко С.П., Журавлев В.И. Гребные винты из алюминиевой бронзы. Л.: «Судостроение», 1971. 288 с.

73. Стрижевская Л.Г. Сварка плавлением разнородных металлов и сплавов. М.:

74. Машиностроение», 1978. 101с.

75. Сучков Д.И. Медь и ее сплавы. М.: «Металлургия», 1967. 210 с.

76. Сыроваткин A.A., Некоторые особенности сварки стали с медью // Автоматическая сварка. 1964. № 4, С.79-81.

77. Ткаченко С.Г., Шрейдер Г.К., Королев И.В. и др. Рентгеновское исследование переходных слоев алюминиевых и оловянных бронз наплавленных на сталь // Физика и химия обработки материалов. 1971. № 5. С. 152-153.

78. Туши.Е Алюминиево-никелевые бронзы. М.: «Металлургия», 1966. 70с.

79. Чкалов JI.A., Вайнерман А.Е. Наплавка медных сплавов на сталь в судовоммашиностроении.Д.: ЦНИИ «Румб», 1989. 60 с.

80. Шадрин Г.А., Кащенко Ф.Д., Гаряев A.JI. О свойствах металла, наплавленного различными марками бронзы на сталь // Автоматическая сварка. 1964. №2. С.81-85.

81. Шань Цзиго, Хорунов В.Ф. Сварка-пайка разнородных металлов (Литературный обзор) // Автоматическая сварка. 1985. № 4. С.14-18.

82. Шутов Б.А., Ерохин A.A. Об оптимальном составе металла шва при сварке плавлением меди с низкоуглеродистой сталью // Автоматическая сварка. 1970. № 11. С.17-19.

83. Ярое A.A., Аристова Л.И. Исследование зоны сплавления при сварке сложнолегированной алюминиевой бронзы с нержавеющей сталью Х18Н10Т // Технология судостроения и сварочного производства / Труды НКИ. Николаев, 1977. Вып. 121. С.60-65.

84. Ding Wei, Bi Xianshun, Lu Nianchun (First Installing Finale, Heilong jiang Chemical & Industrial Constuction Parent Company, Harbin 150056 КНР) //

85. Heilong Jiang keji Xueyuan Xuebao. J.Heilongjang / Inst. Sei. and Teclinol. 2003. 13 №4 S.16-18.

86. Draugelates.U., Bouaifi.B., Helmich.A., Ouaissa.B., Bartzsch.J. Plasma-Arc Brazing: A low-energy joining technique for sheet metal // Welding jonrnal. March 2002, S.38-42.

87. Gebel Wolfgang, Kiesheyer Heinrich. Verbindungsscweibung zwischen dem superferrit XlCrNiMo-Nb2842 (Remanit 4575) und der Kupfer-Nickel-Legierung CuNi30Fe // Thyssen Edelstahl Techn. Ber. 1985. 11. № 1. S.72-76.

88. Hinneborg D. MIG- schweiben von stumpfnahten an röhren aus CuNiFe und kehlnahten an stahlmuffen auf CuNiFe- röhren // Praktiker. 2007. 59.№10. C.302-305.

89. Negri G., Pini R. Esperieze di saldatura dei bronzi di alluminioe di loro giunzi-oni eterogence con acciai // Riv. Ital. Soldat. 1985. №5. C.37-42.

90. Rudez Mladen, Begovic Bozidar. Rezultati eksperimentalnih istrazivanja za-varivanja i navarivanja Al-bronze i celika sa celjem osvajanja proizvodnje kon-denzatora hladenih morskom vodom // Zavarivac. 1980. 25. №3. S.137-145.

91. Starke W., Kubeck R. Prodleme durch den einsatz von Cu-Legiemungen bei der fertigung von Rohrbunbel Warmenbertragern // Schweiss Techik 1969 № 11, S.51-54

92. Wehner H. Black/red joints: buildup welding and welded joints of steel and copper//Pev.ATB: Met. 1985. 25. № 2. S.141-146.

93. Wilson R.K., Kelly T.J., Kiser S.D. The effect of iron Dilution on Cu-Ni Weld Deposits Used in Seawater // Welding Jornal. 1987. 66. № 9. S.280-287.

94. УТВЕРЖДАЮ» Заместитель генерального директора ФГУП ЦНИИ КМ

95. УТВЕРЖДАЮ» Первый заместитель генерального :---дипектора технический1. Прометеи» по научнойс ^»-Лгоеработе по1. АКТ-мая 2003г.г.Санкт-Петербург

96. Была заварена проба на трещиностойкость сварных соединений бронзы со сталью. Исследование пробы после сварки показало, что трещины в сварных соединениях отсутствуют.

97. Начальник отдела 103 ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей»1. А.Е. Вайнерман4 „сп-¿'5

98. Инженер 1-ой категории отдела 103 ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей»1. ЧМ&1. С.А.Пичужкин