Повышение конструктивной прочности сварных соединений путем интенсивной пластической деформации поверхностных слоев швов и зон термического влияния

• Автор: Корниенко, Елена Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 210 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ ТЕРМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ СВАРКИ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ

1.1. Особенности строения сварных соединений,

полученных электродуговой сваркой

1.1.1. Строение сварного шва

1.1.2. Морфология феррита, образующегося в сварных швах и

зонах термического влияния при получении соединений из низкоуглеродистых и низколегированных сталей
1.1.3. Особенности строения зон термического влияния
1.2. Дефекты сварных соединений
1.2.1. Образование горячих трещин
1.2.2. Образование холодных трещин
1.2.3. Остаточные механические напряжения
1.3. Влияние дефектов сварного происхождения на свойства материала
1.4. Методы повышения качества сварных соединений
1.4.1. Термическая обработка
1.4.2. Технологические способы повышения качества
1.4.3. Поверхностная пластическая обработка сварных швов
1.5. Выводы
1.6. Цели и задачи исследования
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Материалы исследования
2.2. Сварочные материалы и режимы сварки
2.3. Определение химического состава сварных швов
2.4. Оборудование и режимы ультразвуковой упрочняющей обработки
2.5. Выбор режимов термической обработки пластически деформированных сварных швов
2.6. Структурные исследования
2.6.1. Оптическая микроскопия
2.6.2. Растровая электронная микроскопия
2.6.3. Трансмиссионная электронная микроскопия
2.6.4. Рентгеноструктурные исследования
2.7. Определение остаточных напряжений
2.7.1. Определение остаточных напряжений рентгеновским
методом
2.7.2. Определение остаточных напряжений методом, основанным на измерении прогиба образцов
2.8. Прочностные испытания на растяжение
2.9. Измерение микротвердости
2.10. Испытания на ударную вязкость
2.11. Определение усталостной трещиностойкости материалов
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ СВАРНЫХ ШВОВ НА ОСОБЕННОСТИ ИХ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ
3.1. Моделирование напряженно-деформированного состояния материала при сварке
3.1.1. Математическая модель напряженно-деформированного состояния материала при сварке
3.1.2. Расчет физико-механических свойств стали
3.1.3. Результаты моделирования процессов сварки
3.2. Структурные исследования сварных соединений
3.3. Определение остаточных напряжений, возникающих
в сварных соединениях
3.4. Механические свойства сварных соединений из исследуемых сталей
3.5. Выводы
ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И
ПОСЛЕДУЮЩЕГО НАГРЕВА НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА
СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ И
ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
4.1. Влияние интенсивной пластической деформации на структуру поверхностных слоев сварных соединений
4.2. Влияние интенсивной пластической деформации поверхностных слоев сварных швов и околошовных зон на уровень и характер распределения остаточных напряжений
4.2.1. Моделирование напряженно-деформированного состояния материалов при интенсивной пластической деформации
4.2.2. Оценка остаточных напряжений с использованием рентгеноструктурного метода и метода, основанного на измерении прогиба образцов
4.3. Влияние интенсивной пластической деформации на механические свойства сварных соединений
4.4. Влияние нагрева на структуру сварных соединений, подвергнутых интенсивной пластической деформации
4.5. Влияние температуры нагрева на механические свойства сварных соединений
4.6. Выводы
ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИ РЕШЕНИИ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗАДАЧ И В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
5.1. Анализ эффективности использования технологии поверхностного упрочнения дефектных зон сварных соединений
5.2. Повышение комплекса механических свойств изделий машиностроительного производства

Влияние дополнительной термической обработки на свойства сварных швов при сварке низкоуглеродистой стали представлено в табл. 1.4 [9].
Таблица 1.4.
Влияние термообработки на механические свойства сварного шва низкоуглеродистой стали.
Состояние Последни ходнь автоматич ( й шов многопро-IX швов при еской сварке под элюсом Электрошлаковая сварка
металла шва С4 2 Р м сч § а <*5 & Ё "5 со О'* 5? я у ' с-* и С4 сч 3 5 3 е> 7з ы О4 СО О4 > о = * я О ' >2
После сварки 31,4 46,3 25,5 62,2 10,5 32,5 46,7 23,3 56,0 8
После отпуска при 660 °С 25,7 43,3 33,1 69,9 12,5 31,8 46,3 24,1 56,8 7
После нормализации 24,0 38,2 35,1 71,2 15,7 30,7 46,4 34,7 57,3 17
После отжига 23,0 39,6 35,3 71,5 13,4
После закалки 34,9 54,4 24,4 - 8,0
Высокий отпуск сварных соединений при 650 °С применяют для снижения уровня остаточных сварочных напряжений [7, 50]. В литературе описаны различные исследования влияния температуры и времени выдержки при отпуске на остаточные напряжения в сварных соединениях конструкционной стали СтЗ [50, 51] и легированных сталей 15Г2СМФ, 15ГН4М, 30Х2ГМТ [51 - 54]. Показано, что характер напряженного состояния в процессе отпуска изменяется незначительно: полного снятия напряжений при таких режимах отпуска не наблюдается.
Решающее влияние на величину остаточных напряжений в сварных соединениях оказывает температура нагрева при отпуске: при 200 и 300 °С изменений практически нет, при 700 °С остаточные напряжения уменьшаются на 70 %. Увеличение времени выдержки сварных конструкций существенно не уменьшает остаточных напряжений. С увеличением толщи-