Automatic Welding, 2014, №05



2014 №05 (08)

2014 №05 (02)

---

Журнал «Автоматическая сварка», № 5, 2014, с. 3-11

Влияние циклического нагружения на микроструктуру и хладостойкость металла ЗТВ стали 10Г2ФБ

В. Д. Позняков, Л. И. Маркашова, А. А. Максименко, Е. Н. Бердникова, Т. А. Алексеенко, С. Б. Касаткин

ИЭС им. Е. О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
Реферат
Одной из главных причин отказов и разрушений машин, механизмов и инженерных сооружений является усталость конструкционных материалов. В сварных соединениях трещины усталости чаще всего зарождаются в зоне термического влияния, а процесс накопления повреждений носит длительный и стадийный характер. Цель настоящей работы заключалась в изучении влияния циклического нагружения изгибом на изменение структуры и свойств металла зоны термического влияния сварных соединений конструкционной стали класса прочности С490. С использованием модельных, обработанных по термическому циклу сварки, образцов изучена динамика накопления усталостных повреждений в металле, оценено влияние циклического нагружения на хладостойкость металла зоны термического влияния стали 10Г2ФБ. Установлено, что, как и в сварных соединениях, в модельных образцах образованию трещин усталости предшествуют процессы накопления усталостных повреждений в виде устойчивых полос скольжения разной конфигурации, а также образование экструзий и интрузий. Повреждения, которые накопились в металле ЗТВ низколегированных конструкционных сталей от усталости, способствуют охрупчиванию металла, что приводит к снижению его хладостойкости. Результаты исследований могут быть использованы для обоснования методов контроля сварных соединений металлоконструкций, которые эксплуатируются длительное время, а также для принятия решений по их упрочнению или ремонту. Библиогр. 15, рис. 9.
 
Ключевые слова: дуговая сварка, сталь 10Г2ФБ, термические циклы сварки, модельные образцы, зона термического влияния, циклическое нагружение изгибом, структурные изменения, трещины усталости, ударная вязкость
 
Поступила в редакцию 21.12.2013
Опубликовано 24.04.2014
 
1. Прочность сварных соединений при переменных нагрузках / Под ред. В. И. Труфякова. – Киев: Наук. думка, 1990. – 255 с.
2. Горицкий В. М. Диагностика металлов. – М.: Металлургиздат, 2004. – 402 с.
3. Исследование процессов деформирования и накопления повреждений в стали 10ГН2МФА при малоцикловом нагружении / А. А. Лебедев, И. В. Маковецкий, Н. Р. Музыка, В. П. Швец // Пробл. прочности. – 2008. – № 2. – С. 2–25.
4. Бялонович А. В., Матохнюк Л. Е. Исследование накоплений усталостных повреждений в сталях с применением фурье-преобразования изображения структуры // Там же. – 2011. – № 6. – С. 136–145.
5. Горбачев Л. А., Погребняк А. Д. Формирование новых фаз, темных пятен и полос скольжения в малоуглеродистой стали под воздействием циклического деформирования // Металлофизика и новейшие технологии. – 2010. – 32, № 1. – С. 121–132.
6. Эволюция дислокационной структуры и образование микротрещин при усталости перлитно-ферритной стали / В. И. Изотов, В. А. Поздняков, Е. В. Лукьяненко и др. // Физика металлов и металловедение. – 2010. – 110, № 6. – С. 624–627.
7. Кукаренко В. А. Влияние субмикроскопической структуры на циклическую долговечность никель-хромовых дисперсионно-твердеющих сплавов // Там же. – 2009. – 107, № 1. – С. 101–108.
8. Кныш В. В., Соловей С. А., Кузьменко А. З. Влияние предварительного циклического нагружения на эффективность упрочнения сварных соединений высокочастотной проковкой // Автомат. сварка. – 2011. – № 10. – С. 44–48.
9. Кныш В. В., Кузьменко А. З., Соловей С. А. Повышение циклической долговечности сварных соединений с накопленными усталостными повреждениями высокочастотной проковкой // Там же. – 2010. – № 10. – С. 41–44.
10. Микроструктурные особенности усталостной повреждаемости и способы повышения долговечности сварных соединений стали 09Г2С / В. Д. Позняков, В. А. Довженко, С. Б. Касаткин, А. А. Максименко // Там же. – 2012. – № 5. – С. 32–37.
11. Структурные превращения при сварке стали 10Г2ФБ и свойства сварных соединений / В. Д. Позняков, В. А. Довженко, А. А. Максименко и др. // Там же. – 2010. – № 11. – С. 12–16.
12. Влияние термических циклов сварки и внешнего нагружения на структурно-фазовые изменения и свойства соединений стали 17Х2М / Л. И. Маркашова, Г. М. Григоренко, В. Д. Позняков и др. // Там же. – 2009. – № 7. – С. 21–29.
13. Влияние легирования швов на структуру и свойства сварных соединений стали 17Х2М / Л. И. Маркашова, В. Д. Позняков, Т. А. Алексеенко и др. // Там же. – 2011. – № 4. – С. 7–15.
14. Estimation of the strength and crack resistance of the metal of railway wheels after long-term operation / L. I. Markashova, V. D. Poznyakov, A. A. Gaivoronskii et al. // Materials Sci. – 2012. – 47, № 6. – P. 799–806.
15. Маркашова Л. И., Кушнарева О. С. Влияние структуры на механические свойства металла шва сварных соединений алюминиевых сплавов системы Al–Cu–Li // Физико-химическая механика материалов. – 2013. – № 5. – С. 112–118.