О природе зёрен случайной ориентации в сварных швах монокристаллов жаропрочных никелевых сплаво

Abstract

Изучено наследование кристаллографической ориентации в зоне сварного шва в монокристаллах никелевых жаропрочных сплавов при электроннолучевой сварке. Показано, что нарушение монокристаллической структуры в сварном шве связано с образованием зёрен случайной ориентации (ЗСО). Установлены два вида ЗСО в зависимости от механизма их формирования. Один вид возникает в процессе кристаллизации металла сварного шва в результате несоответствия направления максимального температурного градиента по фронту кристаллизации сварочной ванны с ориентацией преимущественного роста кристалла <001>. Второй вид образуется под действием термодеформационного сварочного цикла, когда определяющая роль в возникновении ЗСО отводится механическим свойствам материала в подсолидусном температурном интервале. Обсуждаются пути предотвращения возникновения ЗСО.

Вивчено успадкування кристалографічної орієнтації в зоні зварного шва в монокристалах нікелевих жароміцних стопів при електронно-променевому зварюванні. Показано, що порушення монокристалічної структури в зварному шві пов’язане з утворенням зерен випадкової орієнтації (ЗВО). Встановлено два види ЗВО залежно від механізму їх формування. Один вид виникає в процесі кристалізації металу зварного шва внаслідок невідповідності напрямку максимального температурного ґрадієнта за фронтом кристалізації зварювальної ванни з орієнтацією переважного зростання кристала <001>. Другий вид утворюється під дією термодеформаційного зварювального циклу, коли визначальна роль у виникненні ЗВО відводиться механічним властивостям матеріалу в підсолідусному температурному інтервалі. Обговорюються шляхи запобігання виникненню ЗВО.

Inheritance of the crystallographic orientation in the weld zone in singlecrystal heat-resistant nickel alloys under the electron-beam welding is studied. As shown, the violation of single-crystal structure in the weld seam is caused by the formation of randomly oriented grains (ROGs). Two types of ROGs depending on the mechanism of their formation are determined. One type occurs during the solidification of the weld metal because of mismatch between the direction of maximum temperature gradient at the crystallization front in a molten pool and the preferential crystal-growth orientation <001>; the second type takes place under the action of thermal-welding cycle, when the mechanical properties of the material in temperature range below the solidus play the determining role in ROGs’ appearance. The ways to prevent the occurrence of ROGs are discussed.