Том 1. Прочность (1041446), страница 33
Текст из файла (страница 33)
5.5, а) относительно большой ширины (несколько сотен миллиметров) с натуральной толщиной металла в. Перед разрушением образец с одной стороны подогревается, а с другой— охлаждается. Различные образцы испытывают при различных напряжениях. К образцу вначале прикладывают растягивающее напряжение о, а затем наносят удар для создания движущейся трещины. В некоторой зоне с известной температурой трещина останавливается. Простейшая обработка результатов испытания состоит в построении диаграмм, показанных на рис. 5.5, б. Точки соответствуют температуре остановки трещины. Ломаные линии делят область графика на две зоны. В левой верхней части рисунка находится область температур и уровней напряжений, где трещина распространяется. При более низких напряжениях или более 153 и, ИР// 220 200 70 -20 ио 1го -//О -50 //О -50 -20 0 +20 тзо 850 поо 2550 //ааонная а//ераоя соарки 5//00 кД////л/ 165 высоких температурах трещина останавливается.
Естественно, что эти результаты справедливы лишь для элементов конструкций, близких по размерам и энергоемкости к испытываемым образцам. При значительной накопленной энергии трещины могут распространяться и в области более высоких температур. Так как фронт трещины не является прямолинейным (рис.
5.5, в), то имеется некоторая неопределенность в определении температуры остановки Рис. 5.5. Испытания по Т. Робертсону: а — образец (/ — место нагрева, 2 — местО охлаждения, 3 — место нанесения удара); б — результаты испытаний для трех различных сталей; в — характер излома трещины. Поэтому применяют другую обработку результатов, Имеется участок совершенно хрупкого излома (косая штриховка), затем появляются зоны сдвига (прямая штриховка), которые увеличивают свою ширину по мере перехода в область более высоких температур. При температуре выше Т, хрупкие участки исчезают полностью.
В средней по толщине части листа трещина проходит до точки Т„, Оценку можно производить по температуре Т,, (при ширине зоны сдвига 0,5 мм) и по температуре Т, (точки окончания зоны хрупкого излома). в 2. Основные факторы, снижающие хладостойкость сварных соединений Хладостойкость сварных соединений в основном определяется маркой основного металла. Однако присадочные материалы, технология выполнения сварных соединений, их конструктивное исполнение также в значительной мере определяют поведение сварных конструкций при низких температурах.
Рассмотрим кратко факторы, вносимые сваркой и влияющие на хладостойкость. Следует отметить, что указанные ниже факторы, как правило, действуют в совокупности, и выделить влияние каждого из них в отдельности бывает трудно. Можно приближенно проводить такую оценку, оставляя постоянными остальные факторы. Последующей оптимизацией можно получить высокие показатели хладостойкости. Рис. 5.6. Верхние пороги хладноломкости металла шва при сварке элек- тродами УОНИ 13/45: / — сваРка при Т = 20 'С; 2 — сварка при Т = — 45 'С Химический состав металла шва зависит от состава присадочного металла, степени смешивания с основным металлом, легирования элементами и выгорания их при сварке, защиты зоны расплавленного металла.
Свойства металла шва также зависят от способа сварки, погонной энергии сварки, характера кристаллизации, температуры изделия и окружающей среды при сварке и многих других факторов. При определении приемлемого варианта получения шва обычно проводят совокупную оценку влияния всех факторов, оптимизируя отдельные из них. Наиболее простой способ сравнительной оценки свойств— испытание на ударную вязкость с определением как абсолютного уровня вязкости металла при температуре выше порога хладноломкости, так и самого температурного порога хладноломкости Т„р,.
Верхним порогом хладноломкости принятосчитать температуру, при которой полностью //счезаю/и в изломе образ- Таблица 5.1 Работа ударного изгиба а' мдж,мг Угол загиба а, град Примечания Состояние Образцы не разрушались То же Без наплавки ) 3,0 30 Наплавка с подогревом и местным отжигом Наплавка без подогрева с обшим отжигом Наплавка с подогревом без отжига Наплавка без подогрева и без отж ига ) 2,07 ) 2,85 26 22 Образцы разрушались хрупко То же 13 0,39 -40 167 ов х упкив участки. Свойства металла шва нередко различаются в зависимости от направления разрушения надрезанного обр ц— вдоль направления сварки или против.
На рис. 5.6 приведен пример, когда оптимизация условий сварки шва (погонной энергии) проводилась по порогу хладноломкости. Естественно, что при изменении условий сварки одновременно изменялись химический состав шва и его кристаллизация. Лучшие результаты получились при погонной энергии сварки от 1800 до 2400 кДж/м. Термический цикл сварки весьма существен для зон термического влияния, удовлетворительные свойства которых при неизменном составе основного металла могут быть получены только за счет раци онального термического цикла.
Термический цикл, который ляет скозависит от погонной энергии и скорости сварки, определяет Р ость охлаждения. Он способен вызывать рост зерна, закалку 7,'с -20 1700 2о50 3400 к/1ж/и Погонная знвргая спарки Р . 5.7. Влияние погонной энергии сварки на положение верхних пороис.... лия гов хладноломкости металла шва при сварке зл р д (1), зоны рекрисгаллизации стали Стзсп (2), зоны рекристаллизации стали 20 (3) металла, его старение, отпуск и т. д. Одни и те же условия сварки днозначно влияют на порог хладноломкосги шва и околошовных зон двух близких по составу сталеи СтЗсп и (р ..
). (Штриховкой показан диапазон погонных энергий, благоприятный для металла шва.) Вредное влияние термического цикла сварки на свойства металла околошовных зон и шва можно уменьшить, применяя подогрев и ли последующую термическую обработку сварного изделия. В табл. 5.1 приведены данные по испытанию образцов на уд р а ный изгиб. На брусья размером 60 Х 60 Х 650 мм из стали 35ГЛ электродами МЭЗ-04 наплавлялись поперечные валики, которые создавали на границе наплавки в районе концентратора хрупкие зоны закалки.
к как была Образцы, прошедшие отжиг, не разрушались, так как ыла устранена неоднородность, вызванная локальной закалкой. Об- разцы с зоной закалки разрушались хрупко. Как'будет показано ниже, для улучшения свойств зоны, претерпевшей закалку, во мно- гих случаях достаточно проводить лишь высокий отпуск. Влияние подогрева и термической обработки на вязкость и пластичность образцов с иаплавкой Для сталей, чувствительных к термическому циклу сварки, особенно если металл сваривается в термически обработанном состоянии, в первую очередь необходимо оптимизировать условия сварки по термическому воздействию на околошовную зону, затем в случае недостаточно высоких свойств металла шва улучшать их соответствующим выбором присадочных материалов.
Пластические деформации металла и деформационное старение относятся к наиболее сильным отрицательным факторам, вызывающим хрупкость при понижении температуры в случае, если они происходят в неблагоприятно ориентированных концентраторах напряжений, расположенных в зоне нагрева от сварки. К неблагоприятно ориентированным относятся концентраторы, плоскость которых расположена перпендикулярно направлению главной деформации удлинения.
Это, например, непровары в перпендикулярно пересекающихся стыковых швах, непровары в корне многослойных швов, где концентрируются пластические деформации по мере укладки слоев, это стыки двух не сваренных между собой элементов, пересекаемые перпендикулярными швами, концы фланговых швов в зоне перехода стержневого элемента к косынке, места остановки процесса сварки, в которых возник непровар, плоскость которого перпендикулярна оси шва, места пересечения соединений с неполностью проваренными швами. К неблагоприятно ориентированным концентраторам относятся также линии перехода от шва к основному металлу и непровары в тех случаях, когда на некотором небольшом расстоянии от них параллельно укладываются короткие швы, поперечная местная усадка которых вызывает концентрацию пластических деформаций.
Пластические деформации создаются, как правило, вследствие усадки металла или при его гибке. Пластическая деформация в концентраторе, накопленная при температуре, когда металл находится в вязком состоянии, отрицательно сказывается затем в случае работы металла при низкой температуре. Если низкоуглеродистую игр р I'1Лп 100 -60 Рис, 5.8. Влияние деформационного старения и последующего отпуска на прочность и пластичность образцов из ста.- ли 15ХСНД с надрезами: 1 — исходное состояние; 2 — после старения; 3 — после старения и отпуска или низколегированную сталь, склонную к деформационному старению, после пластической деформации нагревают до 200 — 300'С, то происходит заметное ее охрупчивание.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
