Диссертация (1143872), страница 13
Текст из файла (страница 13)
4.2. Измеренияпроизводили в корне шва, где на ЗТВ от 1-го прохода наложена ЗТВ 2-го прохода.Результаты представлены в таблице 4.2.Исходя из полученных данных, очевидно, что степень адекватности примененнойсхемы моделирования на дилатометре тепловой обстановки в ЗТВ достаточно высокапри ее использовании для оценки эволюции структуры и свойств в ЗТВ реальныхдеталей, изготавливаемых по штатной технологии.Таблица 4.2Результаты измерений микротвердости на участке крупного зерна, HVМесто измерениямикротвердостиМодельный образец,многократный нагрев.режимы: 1-й нагрев 1350°С-50°С/с,5 повторных нагревов 750°С-5°С/сРеальная деталь(участок крупного зерна ЗТВ),двукратный нагревЛабораторная проба, изготовленная поштатной технологии(участок крупного зерна ЗТВ),двукратный нагревГраница зернаУчасток рядом сграницейВ теле зерна415 ±15365 ±5345 ±5403 ±17363 ±3335 ±12360 ±5337 ±8408 ±1274Так как высокоуглеродистый мартенсит относится к хрупким структурам, торезультаты вышеприведенных исследований позволяют утверждать о существованиисвязи между снижением вязкости (работы удара) в ЗТВ и образованием в металле научастке перегрева по периметру крупных зерен мартенситных или мартенситобейнитных структур при повторных нагревах в интервал температур (Ас1- 30оС <Тmax2 < Ас1).Специальные исследования свойств металла ЗТВ из менее прочной стали07Г2НДМФБТ с пределом текучести ≥590МПа показали, что участок крупного зернатоже характеризуется низкой вязкостью (рис.4.11).
При температуре испытания – 60оСна образцах Шарпи с надрезом по зоны сплавления ЗТВ ударная вязкость составляетменее 70 Дж/см2. Твердость на участке крупного зерна 230…260 HV. Во второй группеобразцов Шарпи с надрезом на расстоянии 2 мм от зоны сплавления при этой жетемпературе испытания наблюдается существенное повышение ударной вязкости (нанекоторых образцах до 300 Дж/см2), а твердость составляет 220…230 HV. Приобработке полученных данных на стали 07Г2НДМФБТ установлено, что с понижениемтемпературы испытаний от минус 20оС до минус 60оС, средний темп падения работыудара превышает 3,7 Дж/град и 2,5 Дж/град у образцов 1-ой и 2-ой группысоответственно, причем дисперсия результатов испытаний при –60оС у образцов 1-ойгруппы существенно меньше.Это согласуется с изменениями структуры образцовпосле имитационных нагревов и подтверждает возможность появления выпадов ниженормативного уровня при испытаниях штатных деталей на ударный изгиб, что отмеченовыше.Рис.4.11.
Результаты испытаний наударный изгиб сварных соединенийстали 07Г2НДМФБТ с пределомтекучести ≥590МПа:участок перегрева (---);зона сплавления + 2 мм ( – )75Аналогичным испытаниям был подвергнут металл ЗТВ стали 07Г2НДМФБТ спределом текучести ≥630МПа из специально подготовленных проб, заваренных влаборатории по штатной технологии электродуговой двухсторонней сваркой подфлюсом за 2 прохода. Полученные данные (рис.4.12) практически укладываются на туже кривую, что представлена на рис 4.11, и подтверждают предсказанное снижениевязкости в области перегрева, которое проявляется при испытаниях на ударный изгиб(работа удара при минус 60оС ниже нормативного уровня, см.
таблицу 4.3).Рис. 4.12. Ударная вязкость металла ЗТВна участке перегрева (образцы Шарпивырезаны из проб, заваренных влаборатории по штатной технологии).Сталь 07Г2НДМФБТ с пределомтекучести ≥ 630 МПаТаблица 4.3.Результаты испытаний на ударный изгиб образцов Шарпи, вырезанных из реальныхдеталей и металла опытных образцов (сталь 07Г2НДМФБТ)Температураиспытания, °С-30-40-60Работа удара металлаРабота удара металлареальных деталей KV, Джопытных образцов KV, ДжНадрез в области крупного зерна70.0; 61.9; 66.966.344.6; 39.4; 37.540.534.9; 43.5; 36.638.3204,4 ÷80,1127,6156,3÷79,5100,925,6÷63,440,9Требования к работе удара KVmin/ KVcр = 47/65 ДжТаким образом, вышеприведенные данные подтверждают вывод о существенномснижении вязкости в зоне перегрева в связи с особенностями эволюции структурыметалла при двукратном воздействии тепловых источников, обеспечивающих мощноеэнерговложение в металл.
Это не только важно для понимания закономерностей76структурной деградации материала под воздействием кратковременных нагревов, но иимеет большое практическое значение для изготовления и ремонта изделий в условияхмашиностроительных предприятий.Необходимость рассмотрения вопроса ремонтоспособности стали 07Г2НДМФБТ(принятие специальных технологических мер при многократных ремонтах) доказываютрезультаты исследования металла образцов после моделирования, верифицированныеданными испытаний штатных деталей и опытных проб.
На рис. 4.13а приведенаструктура (границы зерна на участке перегрева) металла реальной детали послеоднократного нагрева. Для сравнения на этом же рисунке показаны границы крупногозернавструктуреметалламодельныхобразцов,образовавшиесяпослевысокотемпературного однократного (рис.4.13 б) и многократного имитационногонагрева (рис.4.13 в).абвРис.4.13. Микроструктура стали 07Г2НДМФБТ – границы зерен:а – участок крупного зерна ЗТВ реальной детали после однократного нагрева;б – металл образца-имитатора после однократного нагрева, режим: 1350оС – 50°С/с;в - металл образца-имитатора после многократного нагрева, режим: 1350оС – 50°С/с; повторныйпятикратный нагрев 750 оС – 5°С/с, х1000Таким образом, верификация результатов исследований металла модельныхобразцов, анализ данных, полученных на опытных пробах и результаты испытанийметалла реальных деталей, изготовленных на различных предприятиях из стали07Г2НДМФБТ доказывают наличие связи между низкими показателями работы удараи наблюдаемыми особенностями эволюции структуры металла в ЗТВ при воздействиивысокой погонной энергии в процессе двукратного термического цикла.Эволюция структуры и деградация свойств металла в ЗТВ высокопрочныхнизколегированных сталей требует определенных ограничений в части применяемыхрежимов при сварке.
Такие ограничения на энергетические параметры процесса (во77избежание появления выпадов работы удара на участке перегрева относительнонормативных значений) требуют строгого контроля над ними. Для повышения работыудара в ЗТВ, например, при сварке изделий под флюсом в технологическом процессеследует в максимальной степени стремиться к снижению погонной энергии. Здесьопределенные перспективы имеют адаптивные технологии с цифровым управлениемдуговым процессом, а также технологии, базирующиеся на применении лучевыхисточников тепла, что позволяет существенно снизить тепловую нагрузку на металл вЗТВ.Следуетподчеркнуть,результатыисследованийвысветилипроблемуремонтопригодности изделий из стали 07Г2НДМФБТ.
В частности, установленная приимитационном моделировании связь скорости охлаждения и количества нагревов собъемом выделений по границам зерен требует наложить ограничения не только наэнергию, вводимую в деталь при изготовлении, но и количество ремонтов. Далее этотвопрос будет рассмотрен более подробно.Таким образом, необходимо сделать вывод, что сталь 07Г2НДМФБТ не являетсявысокотехнологичной. В первую очередь, здесь уместно утверждение о ее ограниченнойтехнологическойсвариваемостииремонтоспособности,чтотребуетсоответствующих ограничений в части применения в существующих производствахпроцессов с высокими погонными энергиями и ограничений количества ремонтов привыявлении дефектов.Выводы по главе 41.Анализполученныхзакономерностейпримоделированиитепловыхвоздействий в ЗТВ применительно к электродуговой сварке стали 07Г2НДМФБТпоказывает, что для термических циклов, укладывающихся в пределы 1350оС ≥ Tmax ≥900оС (при условии ω8/5=const), не зависимо от источника энергии, устойчивостьаустенита увеличивается с уменьшением Tmax и снижением прочности стали.Установлено, что в исследованных пределах параметров с увеличением скоростиохлаждения (при Tmax=const)не зависимо от Tmax происходит линейное понижениемедианы Тmd = 0,5(Ts–Tf)температурного интервала начала (Ts) и конца (Tf)превращения аустенита, причем с ростом прочности устойчивость аустенита падает.2.
Установлено, что в результате повторного нагрева до Тmax2 в интервалтемператур (Ас1- 30оС < Тmax2 < Ас1) на участке перегрева ЗТВ по границам крупногозерна формируются выделения с мартенсито-бейнитной структурой, обогащенной78углеродом и легирующими элементами, причем укрупнению выделений способствуютпонижение скорости охлаждения на первом термическом цикле, повышение скоростиохлаждениявовторомвысокоуглеродистыйциклемартенситиколичествоявляетсяповторныххрупкойнагревов.структурой,тоТаккакполученныерезультаты исследований подтверждают связь между низкими значениями работы ударав ЗТВ при 2-проходной сварке стали марки стали 07Г2НДМФБТ и образованием попериметру крупных зерен на участке перегрева мартенситных или мартенситобейнитных структур.3. При верификации результатов моделирования кратковременных термическихвоздействий (на примере имитации термического цикла в ЗТВ стали 07Г2НДМФБТ)показано, что свойства (твердость) и структуры соответствующих областей ЗТВреальных деталей согласуются при сопоставлении со свойствами и структурами,полученными на образцах после имитации тепловых процессов в ЗТВ, чтосвидетельствует о корректности применения моделирования тепловых процессов приоценке физико-механических и эксплуатационных свойств низколегированных сталей.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
