Влияние переменного магнитного поля на магнитные свойства, структуру и напряженное состояние сварных соединений корпусной стали
Ранее было установлено, что обработка сварных соединений реакторной корпусной стали 15Х2НМФА переменным магнитным полем промышленной частоты существенно улучшает комплекс механических свойств в условиях одноосного растяжения, что сопровождается снижением уровня термических напряжений в зоне сварного...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Datum: | 2017 |
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2017
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148164 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние переменного магнитного поля на магнитные свойства, структуру и напряженное состояние сварных соединений корпусной стали / К.А. Ющенко, О.В. Мац, І.М. Неклюдов, В.І. Соколенко, М.О. Черняк // Автоматическая сварка. — 2017. — № 4 (763). — С. 11-14. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-148164 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Ющенко, К.А. Мац, А.В. Неклюдов, И.М. Соколенко, В.И. Черняк, Н.А. 2019-02-17T13:23:50Z 2019-02-17T13:23:50Z 2017 Влияние переменного магнитного поля на магнитные свойства, структуру и напряженное состояние сварных соединений корпусной стали / К.А. Ющенко, О.В. Мац, І.М. Неклюдов, В.І. Соколенко, М.О. Черняк // Автоматическая сварка. — 2017. — № 4 (763). — С. 11-14. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0005-111X DOI: https://doi.org/10.15407/as2017.04.02 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148164 621.789 Ранее было установлено, что обработка сварных соединений реакторной корпусной стали 15Х2НМФА переменным магнитным полем промышленной частоты существенно улучшает комплекс механических свойств в условиях одноосного растяжения, что сопровождается снижением уровня термических напряжений в зоне сварного шва. Целью настоящей работы являлось изучение влияния магнитной обработки на магнитные характеристики, структуру, уровень и распределение остаточных напряжений в сварном соединении. Об изменениях напряженно-деформированного состояния различных участков сварного соединения судили по данным рентгеноструктурных и электронно-микроскопических исследований. Показано, что в результате воздействия переменного магнитного поля происходит снижение уровня микронапряжений в переходном слое и выравнивание спектра этих напряжений по всей области термического влияния. Отмечена корреляция изменений начальной магнитной восприимчивости и микронапряжений в переходном слое и формирование выраженной магнитной текстуры в центральной части шва. Рассмотрены механизмы изменений магнитных свойств и структуры при магнитной обработке сварного соединения, связанные с активацией пластических микросдвигов и перераспределения дефектов. Приведенный способ магнитной обработки можно рассматривать как магнитный отпуск, обеспечивающий повышение однородности напряженно-деформированного состояния сварных соединений, что способствует увеличению их устойчивости к зарождению и распространению трещин. Раніше було встановлено, що обробка зварних з’єднань реакторної корпусної сталі 15Х2НМФА змінним магнітним полем промислової частоти істотно покращує комплекс механічних властивостей в умовах одновісного розтягування, що супроводжується зниженням рівня термічної напруги в зоні зварного шва. Метою роботи було вивчення впливу магнітної обробки на магнітні характеристики, структуру, рівень і розподіл залишкової напруги в зварному з’єднанні. Зміни напружено-деформованого стану різних ділянок зварного з’єднання визначали за даними рентгеноструктурних і електронно-мікроскопічних досліджень. Показано, що в результаті дії змінного магнітного поля відбувається зниження рівня мікронапруг в перехідному шарі та вирівнювання спектру цієї напруги по усій області термічного впливу. Відмічена кореляція змін початкової магнітної сприйнятливості і мікронапруг в перехідному шарі і формування вираженої магнітної текстури в центральній частині шва. Розглянуто механизми змін магнітних властивостей і структури при магнітній обробці зварного з’єднання, пов’заних з активацією пластичних мікросдвигів и перерозподілу дефектів. Приведений спосіб магнітної обробки можливо розглядати як магнітний відпуск, що забезпечує зростання однорідності напружено-деформованого стану зварних з’єднань, що сприяє зростанню їх стійкості до зародження та розповсюдження тріщин. Earlier investigations showed that treatment of welded joints of reactor vessel steel 15Kh2NMFA with alternating magnetic field of commercial frequency significantly improves a complex of mechanical properties under conditions of uniaxial tension that is accompanied by decrease of a level of thermal stresses in a weld zone. Aim of the present work is study of the effect of magnetic treatment on magnetic characteristics, structure, level and distribution of residual stresses in the welded joint. Changes of stress-strain state in different areas of the welded joint were evaluated on data of X-ray diffraction and electron-microscopic examinations. It is shown that effect of alternating magnetic field results in decrease of a level of microstresses in a transition layer and balancing of spectrum of these stresses in all area of heat affect. Correlation of changes of initial magnetic susceptibility and microstresses in the transition layer and formation of expressed magnetic texture in the weld central part is noted. The mechanisms of changes of magnetic properties and structure at magnetic treatment of welded joint, which are related with activation of plastic microdisplacements and defect redistribution, were considered. Given method of magnetic treatment can be observed as magnetic tempering, providing rise of homogeneity of stress-strain state of welded joints. This promotes increase of their resistance to nucleation and propagation of cracks. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Научно-технический раздел Влияние переменного магнитного поля на магнитные свойства, структуру и напряженное состояние сварных соединений корпусной стали Вплив змінного магнітного поля на магнітні властивості, структуру і напружений стан зварних з’єднань корпусної сталі Effect of alternating magnetic field on magnetic properties, structure and stressed state of vessel steel welded joints Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние переменного магнитного поля на магнитные свойства, структуру и напряженное состояние сварных соединений корпусной стали |
| spellingShingle |
Влияние переменного магнитного поля на магнитные свойства, структуру и напряженное состояние сварных соединений корпусной стали Ющенко, К.А. Мац, А.В. Неклюдов, И.М. Соколенко, В.И. Черняк, Н.А. Научно-технический раздел |
| title_short |
Влияние переменного магнитного поля на магнитные свойства, структуру и напряженное состояние сварных соединений корпусной стали |
| title_full |
Влияние переменного магнитного поля на магнитные свойства, структуру и напряженное состояние сварных соединений корпусной стали |
| title_fullStr |
Влияние переменного магнитного поля на магнитные свойства, структуру и напряженное состояние сварных соединений корпусной стали |
| title_full_unstemmed |
Влияние переменного магнитного поля на магнитные свойства, структуру и напряженное состояние сварных соединений корпусной стали |
| title_sort |
влияние переменного магнитного поля на магнитные свойства, структуру и напряженное состояние сварных соединений корпусной стали |
| author |
Ющенко, К.А. Мац, А.В. Неклюдов, И.М. Соколенко, В.И. Черняк, Н.А. |
| author_facet |
Ющенко, К.А. Мац, А.В. Неклюдов, И.М. Соколенко, В.И. Черняк, Н.А. |
| topic |
Научно-технический раздел |
| topic_facet |
Научно-технический раздел |
| publishDate |
2017 |
| language |
Russian |
| container_title |
Автоматическая сварка |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Вплив змінного магнітного поля на магнітні властивості, структуру і напружений стан зварних з’єднань корпусної сталі Effect of alternating magnetic field on magnetic properties, structure and stressed state of vessel steel welded joints |
| description |
Ранее было установлено, что обработка сварных соединений реакторной корпусной стали 15Х2НМФА переменным магнитным полем промышленной частоты существенно улучшает комплекс механических свойств в условиях одноосного растяжения, что сопровождается снижением уровня термических напряжений в зоне сварного шва. Целью настоящей работы являлось изучение влияния магнитной обработки на магнитные характеристики, структуру, уровень и распределение остаточных напряжений в сварном соединении. Об изменениях напряженно-деформированного состояния различных участков сварного соединения судили по данным рентгеноструктурных и электронно-микроскопических исследований. Показано, что в результате воздействия переменного магнитного поля происходит снижение уровня микронапряжений в переходном слое и выравнивание спектра этих напряжений по всей области термического влияния. Отмечена корреляция изменений начальной магнитной восприимчивости и микронапряжений в переходном слое и формирование выраженной магнитной текстуры в центральной части шва. Рассмотрены механизмы изменений магнитных свойств и структуры при магнитной обработке сварного соединения, связанные с активацией пластических микросдвигов и перераспределения дефектов. Приведенный способ магнитной обработки можно рассматривать как магнитный отпуск, обеспечивающий повышение однородности напряженно-деформированного состояния сварных соединений, что способствует увеличению их устойчивости к зарождению и распространению трещин.
Раніше було встановлено, що обробка зварних з’єднань реакторної корпусної сталі 15Х2НМФА змінним магнітним полем промислової частоти істотно покращує комплекс механічних властивостей в умовах одновісного розтягування, що супроводжується зниженням рівня термічної напруги в зоні зварного шва. Метою роботи було вивчення впливу магнітної обробки на магнітні характеристики, структуру, рівень і розподіл залишкової напруги в зварному з’єднанні. Зміни напружено-деформованого стану різних ділянок зварного з’єднання визначали за даними рентгеноструктурних і електронно-мікроскопічних досліджень. Показано, що в результаті дії змінного магнітного поля відбувається зниження рівня мікронапруг в перехідному шарі та вирівнювання спектру цієї напруги по усій області термічного впливу. Відмічена кореляція змін початкової магнітної сприйнятливості і мікронапруг в перехідному шарі і формування вираженої магнітної текстури в центральній частині шва. Розглянуто механизми змін магнітних властивостей і структури при магнітній обробці зварного з’єднання, пов’заних з активацією пластичних мікросдвигів и перерозподілу дефектів. Приведений спосіб магнітної обробки можливо розглядати як магнітний відпуск, що забезпечує зростання однорідності напружено-деформованого стану зварних з’єднань, що сприяє зростанню їх стійкості до зародження та розповсюдження тріщин.
Earlier investigations showed that treatment of welded joints of reactor vessel steel 15Kh2NMFA with alternating magnetic field of commercial frequency significantly improves a complex of mechanical properties under conditions of uniaxial tension that is accompanied by decrease of a level of thermal stresses in a weld zone. Aim of the present work is study of the effect of magnetic treatment on magnetic characteristics, structure, level and distribution of residual stresses in the welded joint. Changes of stress-strain state in different areas of the welded joint were evaluated on data of X-ray diffraction and electron-microscopic examinations. It is shown that effect of alternating magnetic field results in decrease of a level of microstresses in a transition layer and balancing of spectrum of these stresses in all area of heat affect. Correlation of changes of initial magnetic susceptibility and microstresses in the transition layer and formation of expressed magnetic texture in the weld central part is noted. The mechanisms of changes of magnetic properties and structure at magnetic treatment of welded joint, which are related with activation of plastic microdisplacements and defect redistribution, were considered. Given method of magnetic treatment can be observed as magnetic tempering, providing rise of homogeneity of stress-strain state of welded joints. This promotes increase of their resistance to nucleation and propagation of cracks.
|
| issn |
0005-111X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148164 |
| citation_txt |
Влияние переменного магнитного поля на магнитные свойства, структуру и напряженное состояние сварных соединений корпусной стали / К.А. Ющенко, О.В. Мац, І.М. Неклюдов, В.І. Соколенко, М.О. Черняк // Автоматическая сварка. — 2017. — № 4 (763). — С. 11-14. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT ûŝenkoka vliânieperemennogomagnitnogopolânamagnitnyesvoistvastrukturuinaprâžennoesostoâniesvarnyhsoedineniikorpusnoistali AT macav vliânieperemennogomagnitnogopolânamagnitnyesvoistvastrukturuinaprâžennoesostoâniesvarnyhsoedineniikorpusnoistali AT neklûdovim vliânieperemennogomagnitnogopolânamagnitnyesvoistvastrukturuinaprâžennoesostoâniesvarnyhsoedineniikorpusnoistali AT sokolenkovi vliânieperemennogomagnitnogopolânamagnitnyesvoistvastrukturuinaprâžennoesostoâniesvarnyhsoedineniikorpusnoistali AT černâkna vliânieperemennogomagnitnogopolânamagnitnyesvoistvastrukturuinaprâžennoesostoâniesvarnyhsoedineniikorpusnoistali AT ûŝenkoka vplivzmínnogomagnítnogopolânamagnítnívlastivostístrukturuínapruženiistanzvarnihzêdnanʹkorpusnoístalí AT macav vplivzmínnogomagnítnogopolânamagnítnívlastivostístrukturuínapruženiistanzvarnihzêdnanʹkorpusnoístalí AT neklûdovim vplivzmínnogomagnítnogopolânamagnítnívlastivostístrukturuínapruženiistanzvarnihzêdnanʹkorpusnoístalí AT sokolenkovi vplivzmínnogomagnítnogopolânamagnítnívlastivostístrukturuínapruženiistanzvarnihzêdnanʹkorpusnoístalí AT černâkna vplivzmínnogomagnítnogopolânamagnítnívlastivostístrukturuínapruženiistanzvarnihzêdnanʹkorpusnoístalí AT ûŝenkoka effectofalternatingmagneticfieldonmagneticpropertiesstructureandstressedstateofvesselsteelweldedjoints AT macav effectofalternatingmagneticfieldonmagneticpropertiesstructureandstressedstateofvesselsteelweldedjoints AT neklûdovim effectofalternatingmagneticfieldonmagneticpropertiesstructureandstressedstateofvesselsteelweldedjoints AT sokolenkovi effectofalternatingmagneticfieldonmagneticpropertiesstructureandstressedstateofvesselsteelweldedjoints AT černâkna effectofalternatingmagneticfieldonmagneticpropertiesstructureandstressedstateofvesselsteelweldedjoints |
| first_indexed |
2025-11-24T16:26:16Z |
| last_indexed |
2025-11-24T16:26:16Z |
| _version_ |
1850482766580285440 |
| fulltext |
НАУ НО-ТЕ Н ЕСК Й РАЗДЕЛ
11 - АВТОМАТ ЕСКАЯ СВАРКА, ,
УДК 621.789
Влияние переменноГо маГнитноГо поля
на маГнитные сВойстВа,
стрУКтУрУ и напряженное состояние
сВарных соеДинений КорпУсной стали
К. А. ЮЩЕНКО1, А. В. МАЦ2, И. М. НЕКЛЮДОВ2, В. И. СОКОЛЕНКО2, Н. А. ЧЕРНЯК2
1иЭс им. е. о. патона нан Украины. 03680, г. Киев-150, ул. Казимира малевича, 11.
E-mail: office@paton.kiev.ua
2национальный научный центр «харьковский физико-технический институт».
61108, г. харьков, ул. академическая, 1. E-mail: vsokol@kipt.kharkov.ua
ранее было установлено, что обработка сварных соединений реакторной корпусной стали 15х2нмФа переменным
магнитным полем промышленной частоты существенно улучшает комплекс механических свойств в условиях одно-
осного растяжения, что сопровождается снижением уровня термических напряжений в зоне сварного шва. Целью
настоящей работы являлось изучение влияния магнитной обработки на магнитные характеристики, структуру, уровень
и распределение остаточных напряжений в сварном соединении. об изменениях напряженно-деформированного со-
стояния различных участков сварного соединения судили по данным рентгеноструктурных и электронно-микроско-
пических исследований. показано, что в результате воздействия переменного магнитного поля происходит снижение
уровня микронапряжений в переходном слое и выравнивание спектра этих напряжений по всей области термического
влияния. отмечена корреляция изменений начальной магнитной восприимчивости и микронапряжений в переходном
слое и формирование выраженной магнитной текстуры в центральной части шва. рассмотрены механизмы изменений
магнитных свойств и структуры при магнитной обработке сварного соединения, связанные с активацией пластических
микросдвигов и перераспределения дефектов. приведенный способ магнитной обработки можно рассматривать как
магнитный отпуск, обеспечивающий повышение однородности напряженно-деформированного состояния сварных
соединений, что способствует увеличению их устойчивости к зарождению и распространению трещин. библиогр. 10,
табл. 1, рис. 3.
К л ю ч е в ы е с л о в а : сварное соединение, корпусная сталь, магнитная обработка, структура, внутренние напря-
жения
при выполнении сварных соединений в элементах
конструкций может возникать пространственно-не-
однородное напряженное состояние с образовани-
ем локальных зон концентрации напряжений. они
предваряют начало пластической деформации при
очень малых внешних нагрузках и в результате вы-
зывают деградацию эксплуатационных характери-
стик, особенно в условиях статического, цикличе-
ского и ударного нагружений. известные способы
снижения уровня остаточных напряжений и созда-
ния более однородного их распределения с целью
предупреждения возникновения микро- и макронес-
плошностей предусматривают специальную термо-
обработку, ультразвуковое, импульсное или вибра-
ционное воздействие [1].
ранее было показано, что обработка сварных об-
разцов стали 15х2нмФа в напряженно-деформи-
рованном состоянии переменным магнитным полем
существенно улучшает механические свойства в ус-
ловиях одноосного растяжения, увеличивает удар-
ную вязкость, снижает температуру вязко-хрупкого
перехода и уровень напряжений I рода в зоне сварки
и в области термического влияния [2]. Для сварного
соединения корпусной стали в результате магнитной
обработки следует ожидать коррелированного изме-
нения магнитных свойств, структуры и полей напря-
жений в силу взаимосвязи магнитной и решеточной
подсистем, что характерно для магнитоупорядочен-
ных материалов [3].
В связи с этим целью настоящей работы яв-
лялось изучение влияния эффективности маг-
нитного воздействия на структуру, магнитные
характеристики, уровень и распределение ми-
кронапряжений в сварных соединениях стали
15х2нмФа.
Материалы и методики исследований. из мас-
сивной заготовки корпусной стали 15х2нмФа была
изготовлена пластина размером 12×50×150 мм3 с
канавкой глубиной 8 мм и шириной 10 мм, в кото-
рой методом аргонодуговой сварки с неплавящим-
ся электродом был сформирован сварной шов. ско-
рость сварки составляла 6 м/ч, количество проходов
— 13. Края пластины зажимались в захватах для
предотвращения формоизменения при остывании
шва. В таблице приведен химический состав стали
и присадочной проволоки.
© К. а. Ющенко, а. В. мац, и. м. неклюдов, В. и. соколенко, н. а. черняк, 2017
НАУ НО-ТЕ Н ЕСК Й РАЗДЕЛ
12 - АВТОМАТ ЕСКАЯ СВАРКА, ,
из сварного соединения электроискровой рез-
кой изготавливались образцы, структурное состо-
яние которых соответствовало различным участ-
кам сварного соединения — от центральной части
шва до металла на расстоянии около 18 мм от нее.
схема «раскроя» сварного соединения представ-
лена на рис. 1.
магнитную обработку образцов проводили пе-
ременным магнитным полем частотой 50 Гц. об-
разцы располагались вдоль направления магнит-
ного поля и охлаждались проточной водой для
исключения дополнительного разогрева токами
Фуко. использованный режим воздействия маг-
нитным полем соответствует режиму обработки
деформированной корпусной стали, обеспечива-
ющему эффект максимального изменения микро-
твердости [4].
измерения магнитных характеристик осущест-
вляли в замкнутой магнитной цепи по схеме пер-
меаметра. по измеренным величинам начальной
магнитной восприимчивости χ в образцах стро-
илось ее распределение по сечению сварного со-
единения. Значения микронапряжений σII и раз-
меров D областей когерентного рассеяния (оКр)
определялись по кривым отражений, снятых на
дифрактометре Дрон-4.1. съемку дифракто-
грамм эталонного (отожженное армко-железо) и
исследуемых образцов проводили в неизменных
условиях по точкам. Для анализа выбирались от-
ражения (110) и (220) в фильтрованном Kα-излу-
чении железного анода. площадь облучаемого
участка, находящегося в непосредственной близо-
сти от переходного слоя сварного шва, не превы-
шала 4 мм2. Для этих же областей были проведе-
ны электронно-микроскопические исследования
тонкой структуры на микроскопе ЭмВ-100бр.
Результаты исследований и их обсуждение.
на рис. 2 представлено распределение нормиро-
ванных величин χ/χmin начальной магнитной вос-
приимчивости сварного соединения. Видно, что
в исходном состоянии зависимость χ/χmin дости-
гает минимального значения в зоне термическо-
го влияния вблизи переходного слоя, при этом для
материала вблизи центра сварного шва и на рас-
стоянии около 5,5 мм от переходного слоя к краю
пластины χ/χmin возрастает приблизительно в 2
раза. В результате магнитной обработки произо-
шло существенное изменение характера распре-
деления: так, вблизи границы сварной шов–сталь
наблюдается увеличение χ/χmin примерно на 40 %,
тогда как для областей, удаленных от переходно-
го слоя, происходит снижение этой величины при-
мерно на 50 % в центре шва.
рассмотрим возможные причины различно-
го изменения начальной магнитной восприимчи-
вости для различных участков сварного соедине-
ния. В рамках существующих представлений [5]
начальная магнитная восприимчивость определя-
Химический состав стали и присадочной проволоки, мас. %
материал с Si Mn S P Cr Cu Ni Mo V
15х2нмФа 0,13...0,18 0,17...0,37 0,3...0,6 0,012...0,013 <0,035 1,8...2,3 0,07 1,0...1,5 0,5...0,7 0,10...0,12
св-08Г2с
(d = 1,2 мм) 0,09 0,89 1,89 0,023 0,024 0,032 0,052 0,028 - -
рис. 1. схема изготовления образцов из сварного соединения
рис. 2. распределение приведенных значений начальной маг-
нитной восприимчивости и микронапряжений (□, ■) в свар-
ном соединении: до магнитной обработки (1, □) и после
магнитной обработки (2, ■). χmin, σmax — минимальное и мак-
симальное значения восприимчивости и микронапряжений,
пунктир — граница шва
НАУ НО-ТЕ Н ЕСК Й РАЗДЕЛ
13 - АВТОМАТ ЕСКАЯ СВАРКА, ,
ется обратимыми малыми смещениями доменных
границ в области слабых магнитных полей и зави-
сит от распределения внутренних напряжений, со-
отношения концентрации различных магнитных
фаз и ориентации намагниченности в кристал-
ле. наблюдаемый рост χ/χmin примерно в 2 раза
соответствует снижению в той же мере средней
амплитуды внутренних напряжений σi в силу со-
отношения χ ~ (σiλs)
–1, где λs — константа магни-
тострикции [5].
результаты рентгеновских исследований от-
носительных изменений периода решетки позво-
ляют судить о средней величине упругих дефор-
маций и, соответственно, микронапряжений, в
микрообъемах, связанных с характером дислока-
ционного наклепа. оказалось, что после магнит-
ной обработки значения σII и D в шве на рассто-
янии до 2 мм от переходного слоя снизились от
650 до 380 мпа и от 0,13 до 0,083 мкм соответ-
ственно. на таком же расстоянии от переходного
слоя в стали напряжения второго рода составля-
ют 310 мпа, а размеры оКр превышают верх-
нюю границу корректного определения D (около
2,5 мкм). магнитная обработка привела к дробле-
нию блоков (D = 0,25 мкм) и падению напряже-
ний до 200 мпа. таким образом, наблюдаемые в
результате магнитной обработки изменения ми-
кронапряжений в зоне термического влияния на
качественном уровне соответствуют изменениям
начальной магнитной восприимчивости.
В центре сварного соединения в кристалли-
зовавшихся из расплава крупных зернах уровень
внутренних напряжений будет существенно более
низким и их изменение при магнитной обработ-
ке не может объяснить сильное уменьшение маг-
нитной восприимчивости. В этом случае наиболее
вероятно возникновение выраженной магнитной
текстуры. на электронно-микроскопических изо-
бражениях участков вблизи границы шва (рис. 3, а,
б) тонкие протяженные контуры классифицируются
как области упругих изгибных деформаций решет-
ки термического происхождения. плотность таких
образований в шве составляет 4·108 см–2, что сви-
детельствует о высокой степени неоднородности
напряженного состояния.
В результате магнитной обработки наблюдает-
ся генерация дислокаций в местах пиковых упру-
гих напряжений и рассыпание дислокационных
стенок с формированием хаотического ансам-
бля дислокаций, сходного со структурой отпуска
(рис. 3, в, г). подобное явление отмечается и в ра-
боте [6], где вследствие вибрационного воздей-
ствия снизились микронапряжения и увеличилась
плотность дислокаций в пришовной зоне сварной
стальной конструкции.
остановимся на некоторых возможных механиз-
мах изменения подвижности дислокаций и переме-
щения точечных дефектов в ходе магнитной обра-
ботки, вносящих взаимно дополняющие вклады в
формирование полей напряжений. магнитоупругие
напряжения внутри доменной границы стали близ-
ки к значениям для железа σm ≈ 3 мпа, такому ус-
ловию соответствует движение дислокации, не
закрепленной атомами примеси, под действием
упругих деформаций внутри доменной границы
[7]. магнитостимулированный депиннинг (отрыв)
участка дислокационной линии с атомов приме-
си предшествует элементарному акту микропла-
рис. 3. микроструктура сварного соединения стали 15х2нмФа до магнитной обработки (а, б) и после (в, г): а — сталь;
б — шов
НАУ НО-ТЕ Н ЕСК Й РАЗДЕЛ
14 - АВТОМАТ ЕСКАЯ СВАРКА, ,
стической деформации. Концентрация примесей
в сварном шве (3...4 мас. %) исключает возмож-
ность реализации контролирующего механизма
деформации, связанного с преодолением дисло-
кациями препятствий в виде примесных атомов
или их скоплений. известно, что существует воз-
можность возникновения двойных перегибов при
приложении внешних знакопеременных напряже-
ний с амплитудой ниже напряжения пайерлса [8].
естественно предположить, что микродеформа-
ция материала будет контролироваться перемеще-
нием геометрических перегибов на краевых ком-
понентах дислокаций. Движение перегиба вдоль
дислокации под действием магнитоупругих волн
в сочетании с внутренними напряжениями будет
вызывать поперечное перемещение дислокацион-
ной линии.
оценка магнитного вклада в свободную энер-
гию, с использованием экспериментальных дан-
ных (B ≈ 0,1 T, H ≈ 40 ка/м), показала, что ее ве-
личина близка к энергии магнитной анизотропии
за счет устойчивого перемещения пар атомов вне-
дрения и вакансий [9]. направленное упорядоче-
ние точечных дефектов, по-видимому, является
наиболее вероятным механизмом наведения маг-
нитной анизотропнии [10], что, в основном, ответ-
ственно за сильное изменение величины χ непо-
средственно в зоне шва.
В процессе магнитной обработки в поведении
дислокаций и точечных дефектов в зоне терми-
ческого влияния проявляются эффекты взаимов-
лияния и самосогласования. суперпозиция ди-
намических механизмов обусловливает развитие
релаксационных процессов, диссипацию запасен-
ной внутренней энергии, что приводит к необра-
тимой перестройке дислокационной структуры и
установлению более однородного распределения
напряжений.
Список литературы
1. махненко В. и., Григорьянц а. Г., Казимиров а. а. – свар-
ка в ссср. т. 2: теоретические основы сварки, прочности и
проектирования. – м.: наука, 1981. – с. 66–68.
2. Влияние магнитной обработки на механические характе-
ристики и термические напряжения сварных соединений
корпусной стали / и. м. неклюдов и др. // Физика и хи-
мия обработки материалов. – 2011. – № 1. – с. 84–88.
3. мицек а. и., пушкарь В. н. реальные кристаллы с маг-
нитным порядком. – Киев: наукова думка, 1978. – 295 с.
4. способ магнитной обработки изделий из магнитоупо-
рядоченных металлических сплавов: пат. 94178; опубл.
11.04.2011.
5. Вонсовский с. В. магнетизм. – м.: наука, 1971. – 1032 с.
6. релаксация остаточных напряжений металлов в поле
упругих колебаний / н. и. носкова и др. // проблемы
прочности. – 1986. – № 9. – с. 67–72.
7. мишин Д. Д. магнитные материалы. – м.: Высшая шко-
ла, 1981. – 385 с.
8. арсенольд р. Дж. микропластичность о.ц.к. металлов и
твердых растворов. механизмы двойных переделов // ми-
кропластичность. – м.: металлургия, 1972. – с. 76–101.
9. бернштейн м. л. термомагнитная обработка стали. – м:
металлургия, 1968. – 95 с.
10. лесник а. Г. наведенная магнитная анизотропия. – Киев:
наукова думка, 1976. – 162 с.
К. а. Ющенко1, о. В. мац2, І. м. неклюдов2,
В. І. соколенко2, м. о. черняк2
1ІеЗ ім. Є. о. патона нан України.
03680, м. Київ-150, вул. Казимира малевича, 11.
E-mail: office@paton.kiev.ua
2національний науковий центр
«харківський фізико-технічний інститут».
61108, м. харків, вул. академічна, 1.
E-mail: vsokol@kipt.kharkov.ua
ВплиВ ЗмІнноГо маГнІтноГо поля
на маГнІтнІ ВластиВостІ, стрУКтУрУ
І напрУжений стан ЗВарних З’ЄДнанЬ
КорпУсноЇ сталІ
раніше було встановлено, що обробка зварних з’єднань ре-
акторної корпусної сталі 15х2нмФа змінним магнітним
полем промислової частоти істотно покращує комплекс меха-
нічних властивостей в умовах одновісного розтягування, що
супроводжується зниженням рівня термічної напруги в зоні
зварного шва. метою роботи було вивчення впливу магніт-
ної обробки на магнітні характеристики, структуру, рівень
і розподіл залишкової напруги в зварному з’єднанні. Зміни
напружено-деформованого стану різних ділянок зварного
з’єднання визначали за даними рентгеноструктурних і елек-
тронно-мікроскопічних досліджень. показано, що в результа-
ті дії змінного магнітного поля відбувається зниження рівня
мікронапруг в перехідному шарі та вирівнювання спектру
цієї напруги по усій області термічного впливу. Відмічена
кореляція змін початкової магнітної сприйнятливості і мікро-
напруг в перехідному шарі і формування вираженої магнітної
текстури в центральній частині шва. розглянуто механизми
змін магнітних властивостей і структури при магнітній об-
робці зварного з’єднання, пов’заних з активацією пластичних
мікросдвигів и перерозподілу дефектів. приведений спосіб
магнітної обробки можливо розглядати як магнітний відпуск,
що забезпечує зростання однорідності напружено-деформо-
ваного стану зварних з’єднань, що сприяє зростанню їх стій-
кості до зародження та розповсюдження тріщин. бібліогр. 10,
табл. 1, рис. 3.
Ключові слова: зварне з’єднання, корпусна сталь, магнітна
обробка, структура, внутрішня напруга
поступила в редакцию 21.02.2017
|