Victor CARP, P. UNGUR

THE ANNUAL SYMPOSIUM
OF THE INSTITUTE OF SOLID MECHANICS
SISOM 2002
BUCHAREST
May 16-17
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
CERCETĂRI PRIVIND SUDABILITATEA OŢELURILOR DE TIP
HADFIELD
V. Carp, P. Ungur,
Universitatea din Oradea
Abstract.
The paper contains some experimental results concerning the technological weldability of
the manganese steels, used in the civil construction machines. The purpose of these
investigations is to set up a proper welding technology, to repair theirs damaged parts.
1 Obiectivele cercetării
Obiectivele cercetării au constat în determinarea caracteristicilor de
sudabilitate tehnologică ale oţelurilor înalt aliate cu Mn, de tip Hadfield. Oţelurile
din această grupă, sunt utilizate pentru realizarea prin turnare, ale unor piese
grele de uzură din construcţia utilajelor terasiere, cupe de excavator, cupe şi
pluguri de buldozer, cupe pentru drăgi şi greifere etc. Asemenea echipamente
sunt scoase relativ rapid din uz, datorită avariilor produse în exploatare (ruperea
articulaţiilor de legătură, fisuri străpunse, porţiuni desprinse etc), urmare a
condiţiilor grele de solicitare dinamică, prezenţei concentratorilor de tensiune,
oboselii materialului.
Investigaţiile şi încercările de laborator întreprinse în faza iniţială, asupra
eşantioanelor de material furnizate de beneficiar, au permis desprinderea
următoarelor aspecte, probele sunt toate executate din acelaşi oţel, care
cuprinde: 0,78-0,83% C, 11,80-12,40% Mn, 0,77-0,79% Si, 0,21-0,22% Cr, 0,03-
0,09% S, P, fiind un oţel de tip Hadfield. Un asemenea oţel prezintă o structură
austenitică ecruisabilă la rece, cu proprietăţi deosebite de duritate şi rezistenţă
(compoziţia şi caracteristicile mecanice sunt apropiate de cele ale oţelului
românesc T105Mn120 din STAS 3718-83). Mai sunt de remarcat tenacitatea
scăzută şi sensibilitatea la fisurare.
Conform diagramelor Guillet, oţelul cercetat se încadrează în grupa a 2-a
de sudabilitate a oţelurilor austenitice manganoase înalt aliate, fiind un oţel
condiţionat sudabil. S-au făcut determinări de duritate sub cordon, HV30 conform
STAS 492/2-81, STAS 5540/5-82, determinări privind tendinţa de fisurare la cald,
conform STAS 10221-83 şi determinări privind tendinţa de fisurare la rece,
conform STAS 10882-84. A rezultat necesitatea utilizării electrozilor de încărcare
EI 13MnS, EI Cr18Ni8Mn6 şi EI Cr19Ni9Nb din STAS
123

2. Metodologia de cercetare
Pe baza caracteristicilor de sudabilitate metalurgică obţinute pentru oţelul
cercetat şi având în vedere calităţile de electrozi alese pentru lucrările de
recondiţionare avute în vedere, pentru evaluarea sudabilităţii tehnologice, s-au
luat în consideraţie următoarele 3 variante de sudare:
A-îmbinare sudată cap la cap, omogenă, utilizând electrozii EI Mn13S;
B-îmbinare sudată cap la cap, neomogenă, utilizând electrozi EI
Cr18Ni8Mn6 pentru miezul îmbinării şi electrozi EI Mn13S pentru straturile
de acoperire;
C-îmbinare sudată cap la cap, eterogenă, utilizând electrozi
EI Cr18Ni8Mn6.
Prelucrarea rosturilor s-a realizat conform fig.2.1.
Figura 2.1 Pregatirea marginilor pieselor
Tăierea marginilor s-a realizat oxiacetilenic, urmată de polizarea la luciu metalic,
pe adâncimea de 0,5mm. Asigurarea geometriei rosturilor s-a făcut prin punctare
cu electrozi de 2,5mm, calitatea EI Cr18Ni8Mn6. Parametrii regimurilor de
sudare sunt prezentaţi în tab.2.1.
124

Sudarea probelor s-a realizat în poziţie orizontală cu respectarea condiţiilor şi
tehnicilor impuse de natura oţelului. Din probele sudate au fost prelevate
epruvete de duritate, conform STAS 5540/5-82.
3. Rezultate experimentale
Încercările de tracţiune ale epruvetelor prelevate, s-au realizat conform
prescripţiilor STAS 200-75, ISO-EN 10075-92, STAS 2649-76, STAS 5540/2-82,
rezultatele fiind prezentate în tab.3.1.
Încercările de duritate sub cordon, au fost executate conform fig.3.1. şi
prescripţiilor STAS 492-2-81, ISO-EN 10085-93 şi STAS 5540/5-82, rezultatele
fiind prezentate centralizat în tab.3.2. şi în diagramele din fig.3.2.
125

Fig. 3.1 - Epruveta de duritate
Fig. 3.2 – Variatie HV 30 la proba A
4. Concluzii
Evaluarea rezultatelor experimentale obţinute conduce la următoarele
concluzii: toate epruvetele de tracţiune s-au rupt fragil, în ZIT- varianta A şi
respectiv în metalul de bază MB - variantele B şi C, la o valoare a tensiunii
unitare de rupere de 72,8 – 90,6% din rezistenţa la rupere a oţelului Rm, ruperi
care dovedesc că rezistenţa efectivă a materialelor cercetate este mai mică
decât cea a materialului depus în cusătura sudată,
Cele mai mici variaţii ale durităţii HV30 în zona de trecere, de la metalul
depus spre zona de fuziune, zona de influenţă termică ZIT, metal de bază MB, s-
au obţinut în varianta tehnologică C, la care duritatea metalului din cusătură
reprezintă 46,9 – 100% din cea a metalului de bază.
Varianta tehnologică C asigură un compromis acceptabil între
caracteristicile de rezistenţă şi cele de tenacitate ale cusăturii sudate, fiind
recomandată pentru lucrările de recondiţionare.
Bibliografie
1. V. Carp – Elemente de ştiinţa şi tehnologia materialelor, Ed. Tehnică,
Bucureşti 1998.
2. V. Carp – Recomandări tehnologice la recondiţionarea prin sudare a
oţelurilor înalt aliate cu Mn, Vol.celei de a 15–a Conferinţă naţională de
mecanică, Academia Navală Constanţa, 1995
3. V. Carp, I. Peterfi – Contractul de cercetare ştiinţifică nr. 112-1988,
I.I.S. Constanţa
4. M. Rădoi, ş.a. – Recondiţionarea pieselor, Ed. Tehnică, Bucureşti 1986
5. T. Sălăgean – Tehnologia sudării metalelor cu arcul electric, Ed.
Tehnică, Bucureşti 1986,
126