Изменение механических свойств сварных соединений углеродистых и низколегированных сталей под влиянием электромагнитных воздействий
Обсуждены опубликованные результаты исследований воздействия импульсов электрического тока высокой плотности на ударную вязкость стали Ст3. Отмечено, что предполагаемый авторами механизм электромагнитного воздействия может иметь место лишь в узком слое около поверхности металлического образца. Приве...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Дата: | 2008 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99959 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Изменение механических свойств сварных соединений углеродистых и низколегированных сталей под влиянием электромагнитных воздействий / А.К. Царюк, В.Ю. Скульский, С.И. Моравецкий, В.А. Сокирко // Автоматическая сварка. — 2008. — № 7 (663). — С. 33-37. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99959 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Царюк, А.К. Скульский, В.Ю. Моравецкий, С.И. Сокирко, В.А. 2016-05-14T16:28:58Z 2016-05-14T16:28:58Z 2008 Изменение механических свойств сварных соединений углеродистых и низколегированных сталей под влиянием электромагнитных воздействий / А.К. Царюк, В.Ю. Скульский, С.И. Моравецкий, В.А. Сокирко // Автоматическая сварка. — 2008. — № 7 (663). — С. 33-37. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99959 621.791:669.14:018.2-195 Обсуждены опубликованные результаты исследований воздействия импульсов электрического тока высокой плотности на ударную вязкость стали Ст3. Отмечено, что предполагаемый авторами механизм электромагнитного воздействия может иметь место лишь в узком слое около поверхности металлического образца. Приведены результаты экспериментальных исследований, показывающие, что пропускание через металл стальных сварных соединений электрического тока сравнительно низкой плотности также приводит к заметному изменению его ударной вязкости. The paper deals with published results of investigations of the impact of high density electric current pulses on impact toughness of St3 steel. It is noted that the electromagnetic impact mechanism suggested by the authors can only be manifested in a narrow layer near the metal sample surface. Results of experimental investigations are given, which demonstrate that passing electric current of a comparatively low density through the metal of steel welded joints also leads to a marked change of its impact toughness. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Производственный раздел Изменение механических свойств сварных соединений углеродистых и низколегированных сталей под влиянием электромагнитных воздействий Change of mechanical properties of welded joints of carbon and low-alloyed steels at electromagnetic impact Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Изменение механических свойств сварных соединений углеродистых и низколегированных сталей под влиянием электромагнитных воздействий |
| spellingShingle |
Изменение механических свойств сварных соединений углеродистых и низколегированных сталей под влиянием электромагнитных воздействий Царюк, А.К. Скульский, В.Ю. Моравецкий, С.И. Сокирко, В.А. Производственный раздел |
| title_short |
Изменение механических свойств сварных соединений углеродистых и низколегированных сталей под влиянием электромагнитных воздействий |
| title_full |
Изменение механических свойств сварных соединений углеродистых и низколегированных сталей под влиянием электромагнитных воздействий |
| title_fullStr |
Изменение механических свойств сварных соединений углеродистых и низколегированных сталей под влиянием электромагнитных воздействий |
| title_full_unstemmed |
Изменение механических свойств сварных соединений углеродистых и низколегированных сталей под влиянием электромагнитных воздействий |
| title_sort |
изменение механических свойств сварных соединений углеродистых и низколегированных сталей под влиянием электромагнитных воздействий |
| author |
Царюк, А.К. Скульский, В.Ю. Моравецкий, С.И. Сокирко, В.А. |
| author_facet |
Царюк, А.К. Скульский, В.Ю. Моравецкий, С.И. Сокирко, В.А. |
| topic |
Производственный раздел |
| topic_facet |
Производственный раздел |
| publishDate |
2008 |
| language |
Russian |
| container_title |
Автоматическая сварка |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Change of mechanical properties of welded joints of carbon and low-alloyed steels at electromagnetic impact |
| description |
Обсуждены опубликованные результаты исследований воздействия импульсов электрического тока высокой плотности на ударную вязкость стали Ст3. Отмечено, что предполагаемый авторами механизм электромагнитного воздействия может иметь место лишь в узком слое около поверхности металлического образца. Приведены результаты экспериментальных исследований, показывающие, что пропускание через металл стальных сварных соединений электрического тока сравнительно низкой плотности также приводит к заметному изменению его ударной вязкости.
The paper deals with published results of investigations of the impact of high density electric current pulses on impact toughness of St3 steel. It is noted that the electromagnetic impact mechanism suggested by the authors can only be manifested in a narrow layer near the metal sample surface. Results of experimental investigations are given, which demonstrate that passing electric current of a comparatively low density through the metal of steel welded joints also leads to a marked change of its impact toughness.
|
| issn |
0005-111X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99959 |
| citation_txt |
Изменение механических свойств сварных соединений углеродистых и низколегированных сталей под влиянием электромагнитных воздействий / А.К. Царюк, В.Ю. Скульский, С.И. Моравецкий, В.А. Сокирко // Автоматическая сварка. — 2008. — № 7 (663). — С. 33-37. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT carûkak izmeneniemehaničeskihsvoistvsvarnyhsoedineniiuglerodistyhinizkolegirovannyhstaleipodvliâniemélektromagnitnyhvozdeistvii AT skulʹskiivû izmeneniemehaničeskihsvoistvsvarnyhsoedineniiuglerodistyhinizkolegirovannyhstaleipodvliâniemélektromagnitnyhvozdeistvii AT moraveckiisi izmeneniemehaničeskihsvoistvsvarnyhsoedineniiuglerodistyhinizkolegirovannyhstaleipodvliâniemélektromagnitnyhvozdeistvii AT sokirkova izmeneniemehaničeskihsvoistvsvarnyhsoedineniiuglerodistyhinizkolegirovannyhstaleipodvliâniemélektromagnitnyhvozdeistvii AT carûkak changeofmechanicalpropertiesofweldedjointsofcarbonandlowalloyedsteelsatelectromagneticimpact AT skulʹskiivû changeofmechanicalpropertiesofweldedjointsofcarbonandlowalloyedsteelsatelectromagneticimpact AT moraveckiisi changeofmechanicalpropertiesofweldedjointsofcarbonandlowalloyedsteelsatelectromagneticimpact AT sokirkova changeofmechanicalpropertiesofweldedjointsofcarbonandlowalloyedsteelsatelectromagneticimpact |
| first_indexed |
2025-11-26T23:34:46Z |
| last_indexed |
2025-11-26T23:34:46Z |
| _version_ |
1850781448155430912 |
| fulltext |
УДК 621.791:669.14:018.2-195
ИЗМЕНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ УГЛЕРОДИСТЫХ
И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ ПОД ВЛИЯНИЕМ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
А. К. ЦАРЮК, В. Ю. СКУЛЬСКИЙ, кандидаты техн. наук, С. И. МОРАВЕЦКИЙ, инж.
(Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины),
В. А. СОКИРКО, канд. техн. наук (НПК ООО «ДС», г. Николаев)
Обсуждены опубликованные результаты исследований воздействия импульсов электрического тока высокой плотности
на ударную вязкость стали Ст3. Отмечено, что предполагаемый авторами механизм электромагнитного воздействия
может иметь место лишь в узком слое около поверхности металлического образца. Приведены результаты эксперимен-
тальных исследований, показывающие, что пропускание через металл стальных сварных соединений электрического
тока сравнительно низкой плотности также приводит к заметному изменению его ударной вязкости.
К л ю ч е в ы е с л о в а : сталь, сварные соединения, терми-
ческая обработка, электромагнитные воздействия, элект-
рофизическая обработка, деформация, механические
свойства
В последнее время растет интерес к использова-
нию энергии электромагнитного поля и электри-
ческого тока для воздействия на микро- и суб-
микроструктуру конструкционных сплавов и их
сварных соединений. В связи с этим становится
актуальным получение новых экспериментальных
данных о влиянии электромагнитных воздействий
(ЭМВ) на механические свойства и напряженное
состояние металла сварных соединений современ-
ных конструкционных материалов [1–4].
В настоящее время нет общепринятой терми-
нологии для обозначения способов, позволяющих
с помощью ЭМВ целенаправленно изменять ме-
ханические свойства и напряженное состояние ме-
таллических материалов. Обозначения для них
принимаются различными авторами в зависимос-
ти от собственного представления о виде и ме-
ханизме воздействия. Названия способов, пред-
полагающих пропускание электрического тока не-
посредственно через обрабатываемое изделие, мо-
гут содержать такие термины, как электростиму-
лированная (прокатка), электрическая, электроим-
пульсная, электроразрядная, электродинамичес-
кая, электромеханическая (обработка) и т. п. В
названиях способов, требующих экспозицию из-
делия в магнитном поле, создаваемом, например,
с помощью соленоида, можно встретить такие по-
нятия, как термомагнитная, магнитоимпульсная,
магнитоабразивная (обработка) и т. п.
Структурная перестройка при реализации упо-
мянутых выше способов в отличие от термичес-
кой обработки происходит в результате взаимо-
действия внешнего электромагнитного поля
(электрического тока) с электромагнитным полем
реальной кристаллической решетки как магнит-
ных, так и немагнитных материалов. Механизмы
этого явления на сегодня до конца неясны. Это
связано с тем, что ЭМВ представляет собой ком-
плексное воздействие, включающее:
магнитодинамическое, связанное с перемагни-
чиванием ферромагнетика в магнитном поле про-
текающего электрического тока. При смещении
междоменных границ происходит магнитоупру-
гое взаимодействие с дислокационной структурой
ферромагнетика;
электродинамическое, связанное с возникно-
вением пинч-эффекта (статического или динами-
ческого), генерирующего в материале упругие ме-
ханические напряжения;
термическое (джоулево тепло, вихревые токи
и др.), которое сопровождается термофлуктуа-
ционным изменением структуры материала, а так-
же в ряде случаев возникновением внутренних
термоупругих напряжений и деформаций;
взаимодействие электронов проводимости с
полем упругих деформаций дислокаций, которое
снижает силу электронного торможения дисло-
кации и величину потенциальных барьеров, что
приводит к нетермической перестройке дислока-
ционной структуры металла с уменьшением плот-
ности дислокаций.
Отмеченные воздействия на структуру мате-
риалов характерны для широкого класса способов
обработки, называемых электрофизическими [5].
Поэтому в своих исследованиях считаем целесо-
образным использовать общий термин «электро-
© А. К. Царюк, В. Ю. Скульский, С. И. Моравецкий, В. А. Сокирко, 2008
7/2008 33
физическая обработка» (ЭФО) с указанием ее вида
и параметров. Последнее позволяет дифференци-
ровать такую обработку по принципу воздействия
и виду применяемой энергии среди широко рас-
пространенных для сварных конструкций видов
обработки (термическая и механическая обработ-
ка). При недостаточно известных механизмах и
определяющих факторах ЭМВ (электрический ток
или электромагнитное поле) детализация ЭФО в
названиях способов возможна лишь исходя из вто-
ростепенных технологических особенностей осу-
ществления ЭМВ, что приводит к излишнему
многообразию терминов.
В работе [4] показано, что ЭФО низкоугле-
родистой стали марки Ст3 импульсами тока вы-
сокой плотности привела к многократному воз-
растанию ее ударной вязкости без существенного
изменения твердости материала. При этом нагрев
материала вследствие ЭФО составил несколько
градусов. Световая микроскопия не позволила вы-
явить каких-либо изменений микроструктуры ста-
ли. Результаты лишний раз подтверждают реаль-
ную возможность создания высокоэффективных
энергосберегающих способов обработки сталей
(как и их сварных соединений) с целью получения
заданных механических свойств. Для успешного
применения таких способов крайне важно знание
сущности и особенностей механизмов влияния
ЭМВ на структуру материалов.
Предварительно высказанное авторами работы
[4] мнение о механизме влияния ЭМВ базируется
на способности электрического тока концентри-
роваться в окрестности микроскопических неод-
нородностей структуры металла (трещины, поры,
неметаллические включения, границы зерен), вы-
зывая там значительные локальные разогревы.
Пространственно дискретный (мозаичный) харак-
тер выделения тепла обусловливает термоупругое
поле, пики микронапряжений сжатия у которого
совпадают с максимумами температуры, а пос-
ледние, в свою очередь, локализованы около не-
совершенств структуры. Такое действие тока при-
водит к интенсивному пластическому деформи-
рованию и последующей рекристаллизации мик-
рообъемов, связанных с дефектами, «залечива-
нию» последних и в итоге к изменению остаточ-
ных механических свойств металла. Условием та-
кого теплового воздействия является рассеяние
в металле определенного количества электромаг-
нитной энергии, вводимой импульсом за время
меньшее, чем необходимое для выхода темпера-
турного поля на стационарный режим [6].
В порядке дискуссии к этому можно добавить
следующее. Очевидно, что механизм мозаичного
температурного поля, «залечивающего» микрос-
копические очаги разрушения в результате кон-
центрации электрического тока на неоднороднос-
тях структуры, предполагает, что ток распределен
по всему обрабатываемому сечению. Плотность
импульсного тока можно считать однородной, ес-
ли не происходит оттеснения тока к поверхности
(скин-эффект). Длительность импульсов тока оп-
ределяет частоту электромагнитного поля и ее
критическое значение, при котором толщина ме-
талла равна глубине скин-слоя: fкр = (πµ0µγδ
2)–1,
где fкр — критическая частота, выше которой воз-
никает скин-эффект, Гц; γ — удельная проводи-
мость стали, См/м; µ0 — магнитная проницае-
мость вакуума, Гн/м; µ — относительная магнит-
ная проницаемость стали; δ — толщина матери-
ала, м [7–9].
В качестве источника тока использовали ба-
тарею конденсаторов 600 мФ 5 кВ [4]. По на-
шей оценке, разрядный ток указанной батареи мо-
жет достигать не менее 100 кА при длительности
импульса 10–3…10–5 с, что соответствует частоте
электромагнитного поля 1…100 кГц. Для образца
стали Ст3 с поперечным сечением 10 10 мм
(принимаем µн = 200, γ = 8⋅106 См/м) критическая
частота fкр ≈ 1,5 Гц, поэтому при ЭФО с частотой
электромагнитного поля 1 кГц и выше обязатель-
но возникает скин-эффект. Расчетная оценка по-
казала, что глубина скин-слоя может составлять
(0,04…0,4)⋅10–3 м.
Таким образом, изложенный выше механизм
воздействия может иметь место в достаточно уз-
ком слое около поверхности образца. Однако фак-
тическое значение доли вязкой составляющей в
изломе образцов после ЭФО [4] было близко к
100 %. Отмеченное противоречие, по нашему
мнению, может быть устранено, если предполо-
жить, что доминирующую роль в структурных
преобразованиях может играть электродинами-
ческое (силовое) действие мощных импульсов
электрического тока — динамический пинч-эф-
фект, обусловленный сильным поверхностным
эффектом. При этом происходит генерирование
упругих механических напряжений колебательно-
го характера [10], действующих на внутренние
области материала подобно ультразвуковому воз-
действию, что способно существенно повлиять на
микроструктуру металла [11, 12]. Однако следует
также учесть большое значение разрядного тока
и тот факт, что рассчитанная выше глубина скин-
слоя — это расстояние, на котором плотность тока
снижается в е раз (е = 2,7182818…). В этом случае
можно допустить, что несмотря на сильный скин-
эффект удаленные от поверхности слои сечения
также подверглись воздействию электрического
тока сравнительно малой плотности. Поэтому при
трактовке механизма воздействия мощных токо-
вых импульсов на структуру стали представляет
интерес расчетная или экспериментальная оценка
плотностей тока в центральной части обрабаты-
34 7/2008
ваемого сечения и учет механизмов воздействия,
характерных для тока малой плотности.
Считаем, что для развития представлений о
механизме ЭВМ на ферромагнитные материалы
будет уместным более подробно изложить резуль-
таты собственных исследований влияния ЭФО
электрическим током низкой плотности на ме-
ханические свойства металла стальных сварных
соеднений, ставшие в свое время предметом до-
клада [13].
Химический состав сталей 20 (ГОСТ 1050–88)
и 09Г2С (ГОСТ 19282–73), выбранных для ис-
следований, приведен в табл. 1. Стыковые сое-
динения пластин указанных сталей толщиной
16 мм сваривали ручной дуговой многопроход-
ной сваркой в V-образную разделку кромок элек-
тродами УОНИ-13/55 диаметром 4 мм при токе
сварки 120…130 А. Химический состав металла
швов приведен в табл. 1. Сварные соединения
были порезаны на поперечные темплеты (рис. 1),
которые разделили на три группы. Темплеты пер-
вой группы были термически обработаны (нагрев
до 650 °С, выдержка 1 ч, охлаждение с печью),
второй — подвергались ЭФО, третьей — оста-
вались в состоянии после сварки.
ЭФО образцов выполняли с помощью уста-
новки DS10D (Пат. Украины 43290А) с рабочим
током до 10 кА при напряжении до 30 В. Задан-
ный закон изменения тока поддерживает система
автоматического управления установки. ЭФО осу-
ществляли (рис. 2) путем пропускания вдоль тем-
плета (поперек шва) импульсов электрического
тока со следующими параметрами: трапецеидаль-
ная форма импульса, полярность импульсов зна-
копеременная, амплитуда тока 4…10 кА, дли-
тельность амплитудного значения тока 1,5…2,0 с,
длительность переднего и заднего фронта
0,5…1,0 с, длительность паузы между импульса-
ми 5…10 с, количество импульсов за цикл ЭФО
до 100. Выбранные параметры ЭФО соответство-
вали частоте электромагнитного поля
0,25…0,4 Гц, что меньше критической fкр ≈ 0,6 Гц
для темплетов толщиной 16 мм. Следовательно,
возможность возникновения скин-эффекта при
ЭФО исключалась.
ЭФО оказывала тепловое воздействие, для ми-
нимизации которого темплет погружался в ем-
кость из диэлектрического материала с водой, что
позволяло косвенно контролировать температуру
нагрева металла. Можно считать маловероятной
возможность того, что температура обрабатыва-
емого металла превышала 100…150 °С, посколь-
ку признаков кипения воды к концу цикла ЭФО
каждого темплета не наблюдалось.
Из темплетов по ГОСТ 6996–66 изготовляли
цилиндрические образцы (тип II) для испытания
металла сварного соединения на статическое рас-
тяжение и образцы Шарпи (тип IX) для испытания
металла сварного соединения на ударный изгиб.
В цилиндрических образцах линия сплавления
проходит через середину рабочей части образца
(рис. 3, а). С целью определения ударной вязкости
металла в области зоны сплавления и граничащего
с ней участка перегрева острый надрез в образцах
Шарпи выполнялся таким образом, чтобы его вер-
шина попадала на линию сплавления (рис. 3, б).
Принципиальных отличий в микроструктуре
металла сварных соединений в состояниях после
сварки, термообработки и после ЭФО с помощью
оптической микроскопии выявлено не было. Ре-
зультаты механических испытаний металла свар-
ных соединений представлены в табл. 2.
Испытания на ударный изгиб показывают су-
щественное влияние ЭФО на свойства металла.
Объяснить это явлениями, характерными для
условий термической обработки, не удается. Не
подходит как теория динамического нагрева с яв-
лением концентрации электромагнитных полей в
окрестности микродефектов и неоднородностей
структуры, так и теория электродинамического
воздействия. В настоящее время мы находим сле-
Рис. 1. Схема темплета, вырезанного поперек сварного сое-
динения
Т а б л и ц а 1. Химический состав металла сварных сое-
динений, мас. %
Объект
контроля С Si Mn S P
Сварные соединения стали 20
Шов 0,102 0,400 1,09 0,019 0,020
ОМ 0,193 0,180 0,50 0,018 0,011
Сварные соединения стали 09Г2С
Шов 0,086 0,31 0,97 0,016 0,018
ОМ 0,107 0,61 1,42 0,026 0,029
Рис. 2. Схема подключения образца к установке при прове-
дении ЭФО металла сварных соединений
7/2008 35
дующее, основанное на литературных данных,
объяснение обнаруженному влиянию.
Известно, что пластическая деформация про-
текает во всем деформируемом объеме крайне не-
равномерно. В связи с этим способность мате-
риала к деформированию лимитируется исчерпа-
нием пластичности отдельных микрообъемов,
вследствие чего в них происходит зарождение
очагов разрушения. При этом микрообъемы ме-
талла, смежные с указанными, деформируются
мало. Известна также роль скоплений дислокаций
в образовании очагов разрушения [14].
Деформирование наклепанного металла без
разрушения возможно только после рекристалли-
зационного отжига. При этом тепловая энергия
(сообщаемая всему объему металла) приводит к
ослаблению межатомных связей и потере упругих
свойств металла, благодаря чему за счет потен-
циальной упругой энергии, накопленной при
пластической деформации, становятся возможны-
ми структурные перестройки релаксационного ха-
рактера, которые в принципе сводятся к преоб-
разованию дислокационной структуры.
Переменное магнитное поле, вызываемое в
объеме ферромагнитного материала импульсами
тока, обусловливает процессы смещения междо-
менных границ (стенок Блоха) и вращения век-
торов намагниченности доменов [15]. Магнито-
упругое взаимодействие блоховских стенок с дис-
локациями способно стать причиной движения
дислокаций в ферромагнитных кристаллах при на-
магничивании [16, 17]. Кроме того, слабое маг-
нитное поле влияет на состояние электронов,
обеспечивающих ковалентную связь атомов, об-
разующих комплекс дислокация — стопор. В ряде
случаев благодаря этому снижается высота по-
тенциальных барьеров, облегчается отрыв дисло-
каций от стопоров и уменьшается количество при-
месей, способных стать эффективными стопорами
[18]. Процессы вращения векторов намагничен-
ности доменов приводят к появлению активных
напряжений II рода между смежными микро-
объемами металла [15], что также способствует
структурным перестройкам.
Взаимодействие электронов проводимости с
дислокационной структурой материалов снижает
силу электронного торможения дислокации (вли-
яние «электронного ветра») и величину потенци-
альных барьеров [19–21]. Это взаимодействие
происходит прежде всего на головных дислока-
циях неравновесных групп дислокаций (в скоп-
лениях), которые находятся накануне срыва со
стопора. Импульс тока инициирует их разрядку,
которая сопровождается микропластической де-
формацией и осуществляется за счет энергии
внутренних напряжений, накопленных в процессе
предварительной пластической деформации. По-
этому импульс тока может быть незначительным
по уровню эквивалентного воздействия. Напри-
Рис. 3. Схема вырезки из темплетов сварных соединений
образцов типа II (a) и IХ (б) для механических испытаний
Т а б л и ц а 2. Зависимость механических свойств металла сварных соединений от вида послесварочной обработки
Сталь Вид обработки металла
Временное сопротивление
при испытании
на растяжение σв, МПа
Ударная вязкость KCV, Дж/см2,
при температуре испытаний, °С
+20 –20
Сталь 20
Без обработки 459,3–467,8
463,6
78,7−115,7−66,3
86,9
48,2−18,0−27,8
31,3
Термическая
обработка
455,8–445,4
450,6
111,3−118,6−158,6
129,5
50,1−68,6−97,7
72,1
ЭФО 468,3–463,2
465,8
204,5−230,5−120,5
185,2
191,1−82,3−184,5
152,6
09Г2С
Без обработки 499,3–521,9
510,6
354,6−291,4−253,6
299,9
236,2−50,7−57,6
114,8
Термическая
обработка
483,9–478,7
481,3
296,8−300,5−287,4
294,9
237,8−343,9−233,1
271,6
ЭФО 520,3–497,7
509,0
344,7−336,7−232,8
335,1
37,2−325,2−325,7
229,4
Пр и м е ч а н и е . Значения σв усреднены по данным двух испытаний на растяжение, значения KCV — по результатам трех
испытаний на ударный изгиб.
36 7/2008
мер, влияние на ползучесть материала обнаружи-
вается уже при плотности тока 0,15 А/мм2 [22].
Указанные выше физические процессы с учас-
тием электромагнитного поля и электрического
тока низкой плотности приводят, по-видимому,
к нетермическому преобразованию дислокацион-
ной структуры, которое сопровождается умень-
шением плотности дислокаций в скоплениях и
улучшением структурно чувствительных характе-
ристик металла. В случае ЭФО при ярко выра-
женном скин-эффекте, вероятно, наряду с дина-
мическим пинч-эффектом имеет место влияние
и рассмотренных процессов на структуру и свойс-
тва материала средней части сечения.
1. Лоскутов С. В., Левитин В. В. Влияние электроимпуль-
сной обработки на структуру и долговечность титано-
вых сплавов // Журн. техн. физики. — 2002. — 72, № 4.
— С. 133–135.
2. Валеев И. Ш., Барыкин Н. П., Трифонов В. Г. Изменение
структуры и механических свойств алюминиевого спла-
ва АМг6 при воздействии мощными импульсами тока //
Физ. мет. и металловедение. — 2003. — 96, № 4. —
С. 85–89.
3. Влияние электродинамической обработки на напряжен-
но-деформированное состояние теплоустойчивых сталей
/ Л. М. Лобанов, Н. А. Пащин, В. Ю. Скульский, В. П. Ло-
гинов // Автомат. сварка. — 2006. — № 5. — С. 11–15.
4. Бабуцький А. І., Чижик Г. В., Пахотних А. П. Вплив об-
робки імпульсним електричним струмом на ударну
в’язкість сталі // Металознавство та обробка металів. —
2007. — № 2. — С. 19–23.
5. Аренков А. Б. Обработка материалов энергией импуль-
сного магнитного поля // Основы электрофизических ме-
тодов обработки материалов / Под ред. А. В. Донского.
— Л.: Машиностроение, 1967. — С. 350–368.
6. Пластичность и прочность металлических материалов
при импульсном воздействии высокоэнергетического
электромагнитного поля / Н. Н. Беклемишев, Н. М. Гор-
бунов, Н. И. Корягин и др.: Препр. — М.: Ин-т пробл.
механики АН СССР, 1989. — 56 с.
7. Техника больших импульсных токов и магнитных полей
/ П. Н. Дашук, С. Л. Зайенц, В. С. Комельков и др. / Под
общ. ред. В. С. Комелькова. — М.: Атомиздат, 1970. —
472 с.
8. Кайдалов А. А., Сокирко В. А. Размагничивание изделий
перед сваркой // Сварщик. — 2005. — № 5. — С. 21–23.
9. Кошкин Н. И., Ширкевич М. Г. Справочник по элемен-
тарной физике. — М.: Физматгиз, 1962. — 208 с.
10. Белова М. М., Проценко С. С., Иванов А. В. Динамика де-
формирования упругопластического слоя при импуль-
сном энерговыделении // Пробл. прочности. — 1987. —
№ 12. — С. 87–91.
11. Беликов А. М., Макаров В. В., Рощупкин А. М. Изменение
структуры и кинетические особенности поведения по-
ликристаллического алюминия при ультразвуковом воз-
действии // Физ. мет. и металловедение. — 1989. — 67,
вып. 6. — С. 1209–1214.
12. Снижение остаточных сварочных напряжений ультраз-
вуковой обработкой / И. Г. Полоцкий, А. Я. Недосека,
Г. И. Прокопенко и др. // Автомат. сварка. — 1974. —
№ 5. — С. 74–75.
13. Моравецкий С. И. Влияние послесварочной электрофи-
зической обработки на механические свойства сварных
соединений углеродистых и низколегированных сталей
// Тези доп. II Всеукр. наук.-техн. конф. молодих учених
та спеціалістів «Зварювання та суміжні технології», смт
Ворзель 25–27 червн. 2003. — К.: ІЕЗ ім. Є. О. Патона,
2003. — С. 31.
14. Владимиров В. И. Физическая природа разрушения ме-
таллов. — М.: Металлургия, 1984. — 280 с.
15. Лившиц Б. Г., Крапошин В. С., Линецкий Я. Л. Физичес-
кие свойства металлов и сплавов. — М.: Металлургия,
1980. — 320 с.
16. Чеботкевич Л. А., Урусовская А. А., Ветер В. В. Движе-
ние дислокаций под действием магнитного поля // Крис-
таллография. — 1965. — 10, № 5. — С. 688–691.
17. Взаимодействие блоховских стенок с дислокациями в
слабых полях / Л. А. Чеботкевич, А. А. Урусовская, В. В.
Ветер, А. Д. Ершов // Физ. твердого тела. — 1967. — 9,
№ 4. — С. 1093–1097.
18. Головин Ю. И. Магнитопластичность твердых тел // Там
же. — 2004. — 46, № 5. — С. 769–803.
19. Батаронов И. Л. Механизмы электропластичности // Соро-
совский образоват. журн. — 1999. — № 10. — С. 93–99.
20. Фикс В. Б. Увлечение и торможение подвижных дефек-
тов в металлах электронами проводимости. Роль закона
дисперсии электронов // Журн. эксп. и теор. физики. —
1981. — 80, № 4. — С. 1539–1542.
21. Фикс В. Б. О взаимодействии электронов проводимости
с одиночными дислокациями в металлах // Там же. —
1981. — 80, № 6. — С. 2313–2316.
22. Кишкин С. Т., Клыпин А. А. Эффекты электрического и
магнитного воздействия на ползучесть металлов и спла-
вов // Докл. АН СССР. — 1973. — 211, № 2. — С. 325–
327.
The paper deals with published results of investigations of the impact of high density electric current pulses on impact
toughness of St3 steel. It is noted that the electromagnetic impact mechanism suggested by the authors can only be manifested
in a narrow layer near the metal sample surface. Results of experimental investigations are given, which demonstrate that
the passing the electric current of a comparatively low density through the metal of steel welded joints also leads to a
marked change of its impact toughness.
Поступила в редакцию 26.01.2008
7/2008 37
|