Вы здесь

Кабацький О.В. Підвищення стійкості проти холодних тріщин зварних з'єднань середньовуглецевих низьколегованих сталей

Автор: 
Кабацький Олексій Володимирович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2005
Артикул:
3405U001167
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
ОПИСАНИЕ МЕТОДИК, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ХОДЕ ИССЛЕДОВАНИЙ
Описание материалов, используемых при исследованиях
Выбор марки стали в качестве основного металла определялся решаемыми при
проведении экспериментов задачами. Так, одним из основных этапов разработки
электродов для сварки закаливающихся сталей является выбор легирующей основы и
параметров модифицирования с точки зрения сочетания механических свойств и
стабильной стойкости против трещин металла низколегированных высокопрочных
сварных швов. Поэтому для данных исследований была взята сталь 25ГСМ, менее
склонная к образованию холодных околошовных трещин. В то же время для решения
задачи повышения стойкости к образованию отколов необходим выбор стали,
чувствительной к образованию трещин в ЗТВ. С этой целью исследования
проводились на термически упрочненной стали мартенситного класса ЗЗХСН2МА,
имеющей высокие прочностные показатели, твердость (62 – 74 HRC) и высокий
эквивалент углерода. Расчет эквивалента углерода выполнялся по формуле
где C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, V – концентрация в металле соответствующего
элемента.
Химический состав и механические свойства сталей приведены в табл. 2.1 и 2.2.
Таблица 2.1.
Химический состав стержней опытных электродов
Марка
стали
Содержание элементов, %
Cэкв, %
Mn
Si
Cr
Ni
Mo
S и P
25ГСМ
0,23 - 0,29
1,2 - 1,6
1,2 - 1,6
Ј0,3
Ј0,5
0,15 -0,25
Ј0,01
0,63…0,80
0,71
33ХСН2МА
0,30 - 0,35
0,25 - 0,55
1,2 - 1,6
0,9 - 1,3
2,0 - 2,6
0,25 -0,35
Ј0,01
0,83…1,12
0,98
Таблица 2.2.
Механические свойства и режим термообработки для стали 33ХСН2МА
Механические свойства стали 33ХСН2МА
Режим термообработки
sв,
МПа
d5,
КСU+20, Дж/см2
1800 - 2100
10 - 12
5 - 7
Закалка – от 9300С (15 – 20 мин.) – охлаждение в воде.
Отпуск - от 2600С ±100С (3 часа) – охлаждение на воздухе.
Выбор качественного способа исследования склонности к образованию холодных
трещин
Выбор качественного способа производился нами, в основном, исходя из
необходимости достижения достаточно высокой чувствительности (способности
воспроизводить трещины в материалах с низкой склонностью к трещинообразованию),
а также исходя из способности реагировать на изменение в действии различных
факторов, определяющих протекание процесса образования трещин. Кроме того,
учитывались такие требования, как простота конструкции пробы, трудоемкость ее
изготовления. Это во многом определяет экспрессность получения результатов, что
очень важно при проведении большого числа испытаний.
Жесткие технологические пробы, дающие качественную или полуколичественную
оценку стойкости против трещин, довольно широко используются многими
исследователями при изучении свариваемости различных сталей, разработке
технологии сварки и т.п. Это, по-видимому, объясняется тем, что в отличие от
испытаний постоянной нагрузкой процесс нарастания сварочных напряжений в
жестких пробах в наибольшей степени соответствует реальным условиям сварки.
Исходя из этого, для определения запаса трещиностойкости сварных соединений и
повышения достоверности ее оценки при различных вариантах технологии сварки
О.И. Слепцовым рекомендуется производить сопоставление показателей
сопротивляемости трещинообразованию, определенных количественными методами, с
испытанием сварочных технологических проб, обладающих определенной жесткостью,
или с результатами исследования стойкости сварных соединений конструкций к
образованию холодных трещин [59]. Учитывая сказанное, представляется
необходимым выполнять в ходе исследований качественную или полуколичественную
оценку трещиностойкости с использованием испытаний по методу, выбранному исходя
из приведенных выше соображений.
Анализ описываемых в литературе методик качественного сопоставления стойкости
сварных соединений против холодных трещин показал возможность использования в
наших исследованиях технологической пробы Теккен. Данная проба достаточно
широко применяется в практике изучения трещиноустойчивости различных сталей
[80, 120 и др.], а также положена в основу признанных многими исследователями
аналитических косвенных способов оценки склонности стали к трещинам (описано в
работах [11, 31, 121 и др.]). Одним из главных достоинств пробы Теккен является
достаточно высокая чувствительность, определяющая способность воспроизводить
трещины в материалах с низкой склонностью к трещинам. По мнению Э.Л.Макарова
[11] эта проба является одной из наиболее чувствительных среди проб, с помощью
которых оценивают склонность к продольным трещинам при однослойной сварке.
Напряженное состояние, возникающее при сварке, определимо по Теккен-образцу и
может сравниваться с реальными сварными соединениями. Так, в работе [121]
высказывается предположение, что испытание с использованием пробы Теккен имеет
преимущество перед широко распространенным методом вставок при прогнозировании
условий сварки натурных сварных изделий. О.И. Слепцовым [59] при определении
оптимальных характеристик процесса сварки рекомендуется использование метода
Теккен для большей сопоставимости полученных показателей сопротивляемости с
термодеформационным состоянием металла сварных конструкций.
Образец пробы имеет такие же конструкцию и размеры, как у образца
модифицированной Лихайской пробы. Отличие состоит в применении У - образной
разделки кромок. Образец сваривают из двух половинок, т.к. в целой пластине
невозможно выполнить выбранную разделку. При этом достаточно высокая жесткость
достигается за счет провара закрепляющих швов двухслойной сваркой [122].
Применение У - образной разделки привело к тому, что трещины в пробе Теккен
образуются преимущественно в корневой