Study of impact strength of C-Mn-Si composition metal after wire-arc additive manufacturing (WAAM)

Abstract

The results of study of impact strength of C-Mn-Si composition metal after wire-arc additive manufacturing (WAAM) are presented. It was established that destruction of the samples of such composition at the temperatures below tough-brittle transition occurs both via tough and brittle mechanisms. The samples manufactured in the direction along built-up welding are characterized by essentially lower impact strength comparing with those manufactured in vertical direction of samples cutting. Impact strength of the samples made of 09G2SA standard steel is substantially lower than for C-Mn-Si composition metal which was obtained via additive technology. Fractographic analysis of fractures for C-Mn-Si compositions manufactured via additive technology using carbon dioxide and gas mixture displays tough pit destruction type. The samples with high impact strength are characterized by forming of cleavage facets after tough crack propagation to the sample middle, what is accompanied by significant widening opposite to a notch and narrowing under a notch. The samples with low impact strength are characterized by forming of brittle fracture directly under a notch without essential sample plastic deformation. It is shown that built-up welding with partial or complete recrystallization of rolls is required for forming of cold-resistant metal structure. In this case, order of rolls location, heat input and parameters of welding conditions make the direct effect on shape, geometrical dimensions, fusion penetration and number of rolls, as well as on size and morphology of the structural components, percent relation between cast and recrystallized microstructure of seam metal. The complex of these factors finally determines structural state and cold resistance of seam metal.

Review of modern requirements for welding of pipe high-strength low-alloy steels

“…В процессе сварочного нагрева свариваемого метала, плавления присадочной проволоки формируется сварной шов с литой структурой, который имеет зону перехода к структуре основного металла (HAZ), именно в этой зоне происходит снижение значений ударной вязкости [14][15][16][17][18][19][20].…”

“…В работах [2,[11][12][13][14][15][16][17][18] отмечается, что при сварке в полевых условиях труб из стали марок Х80, Х100 и Х120 возникают трудности в обеспечении оптимальной структуры в зоне термического влияния (ЗТВ) и снижение механических свойств металла сварного шва.…”

“…Общеизвестно, что металлы сварных швов стали отличаются от большинства исходных сталей тем, что они имеют быстро охлаждающуюся литую структуру и большое количество оксидных включений. Эти характеристики вызывают высокий уровень сегрегации и постоянное изменение режима затвердевания даже в одной и той же столбчатой области [11][12][13][14][15][16], что делает понимание микроструктуры и механических свойств сложной задачей.…”

“…The dependences of the preheating temperature on the carbon equivalent for steels and Seferian metal thickness [24] 51 technology охлаждению сварного шва, что может привести к образованию трещин [1]. Влияние структурных параметров на микромеханизм разрушения металла сварного соединения из традиционных низкоуглеродистых низколегированных трубных сталей было предметом значительных работ [11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21][22][23]. Показано, что разрушение металла участка шва ЗТВ сварного соединения сталей этого класса соответствует двум механизмам: хрупкому транскристаллитному и вязкому.…”

Three-Dimensional Columnar Microstructure Representation Using 2D Electron Backscatter Diffraction Data for Additive-Manufactured Haynes®282®

“…Furthermore, the study suggests averaging results from multiple cropped EBSD datasets approximating the findings from larger datasets effectively, affirming the sufficiency of this combined approach for micromechanical modeling. Additionally, the studies conducted by Balanovskiy et al [23,24] and Karlina et al [25] show the important findings related to microstructure homogeneity and mechanical properties of AM materials, highlighting the potential for optimizing AM processes to achieve the desired material characteristics.…”