Цель исследования - объяснение эффекта перераспределения остаточных напряжений после электрической импульсной обработки (ЭО) электродугового сварочного шва алюминиевого сплава. Материалом для исследования служил сплав на основе алюминия типа АК8М3. Пластины толщиной 10 мм получены в результате механической обработки слитков после кристаллизации сплава. После подготовки кромок, соединяемые элементы были сварены в стык, по технологии полуатоматической аргонно-дуговой сварки електродом, диаметром 3 мм из сплава АК-5. Структура металла сварочного соединения исследована под световым микроскопом при увеличении 200 и растровом сканирующем электронном микроскопе "JSM-6360 LA". В качестве прочностной характеристики сплава использовалась твердость по Роквеллу (HRF). Измерения твердости фазовых составляющих (микротвердость) осуществляли с использованием прибора ПМТ-3, при нагрузках на индентор 5 и 10 г. Параметры тонкокристаллического строения металла сплава (плотность дислокаций, искажения второго рода кристаллической решетки и размер областей когерентного рассеивания) определяли с использованием методик рентгеноструктурного анализа. ЭО осуществляли на специальном оборудовании в условиях предприятия DS, по 2-м режимам А и В. На основании проведенных исследований был подтвержден ранее полученный эффект перераспределения микротвердости в области сварочного соединения после ЭО. В результате использования указанной обработки обнаруживается не только уменьшение градиента микротвердости, но и одновременный упрочняющий эффект в определенных околошовных зонах термического влияния. При изучении химического состава фазоперераспределением химических элементов, образующими сами соединения. По характеру своего влияния указанная обработка может быть сравнима с термическими технологиями разупрочнения металлических материалов. Наблюдаемые структурные изменения силумина и связанное с ними изменение микротвердости в околошовной области сварочного соединения после ЭО обусловлены не только сменой морфологии структурных составляющих, но и перераспределением химических элементов, образующими сами соединения. В случае неизменности соотношения химических элементов в фазовых составляющих сплава, эффект снижения градиента микротвердости должен быть менее значительным. На практике негативный эффект охрупчивания изделий, изготовленных по литейным технологиям, кроме литья под давлением и достаточно сложного подбора химического состава сплава, может быть эффективно сниженый при обработке сплава электрическими импульсами.

Материалом для исследования служила низкоуглеродистая сталь с содержанием углерода 0,1 %. Различный размер зерна феррита получали за счет варьирования степенью холодной пластической деформации и температурой отжига. Оценку величины зерна проводили используя методики количественной металлографии. На основе проведенных исследований получена зависимость для усталостной прочности низкоуглеродистой стали, которая основана на аддитивном вкладе от упрочнения твердого раствора атомами углерода, границ зерна феррита и количества подвижных дислокаций. Установлено, что по мере укрупнения зернистой структуры низкоуглеродистой стали влияние размера зерна на уровень усталостной прочности снижается. Из анализа полученных зависимостей следует, что с ростом размера зерна феррита требуемое количество подвижных дислокаций для поддержания условий распространения пластической деформации становится в меньшей степени зависимым от схемы нагружения металла. Полученные результаты представляют практический интерес при разработке рекомендаций, направленных на повышение ресурса работы изделий с низкоуглеродистой стали в условиях циклического нагружения. Оценка раздельного вклада от рассмотренных процессов структурных изменений на определенных этапах развития усталостного нагружения позволит выбрать оптимальное решение - использовать эффект упрочнения от легирования феррита либо уменьшить размер его зерна.

Цель работы - сравнительный анализ влияния химических соединений на процесс формирования электрической дуги и условия ее горения. Материалом для электрода была низкоуглеродистая проволока диаметром 3 мм из стали с содержанием углерода 0,15 %. В качестве соединений, которые определяют условия формирования электродугового разряда, использовали: каолин; с примесями гипса до 60 %; и при концентрации железа до 50 %. В качестве источника электрического тока использовали сварочный преобразователь типа ПСО-500. На специальном стенде начальный зазор между электродом и металлической пластиной составлял значение 1 - 1,5 мм. Межэлектродный промежуток заполняли исследуемым соединением и формировали электрический разряд. В момент возникновения электрической дуги определяли величины электрического тока и напряжения на дуге. После природного разрыва электрической дуги окончательную величину зазора между электродами принимали в качестве максимального значения длины дуги. В условиях эксперимента перенос металла в межэлектродном промежутке отвечал капельному механизму. За внешними признаками соотношение между максимальной длиной дуги и мощностью электрического тока имеет вид экспоненциальной зависимости. Удельная мощность электрического дугового разряда в момент формирования дуги на единицу ее длины характеризует состояние среды в межэлектродном промежутке. В условиях одинаковой установочной силы электрического тока определена последовательность расположения исследуемых химических соединений в порядке увеличения их влияния на процесс горения дуги. Минимальное влияние наблюдается от каолина, а максимальное - от Fe - Si.

Цель работы - определение характера влияния размера зерна феррита низкоуглеродистой легированной стали на скорость распространения звуковых колебаний. Материалом для исследований служила листовая сталь толщиной 1,4 мм. Сталь типа Х18Т1 имела содержание химических элементов в пределах марочного состава: 0,12 % С, 17,5 % Cr, 1 % Mn, 1,1 % Ni, 0,85 % Si, 0,9% Ti. Указанная сталь относится к полуферритному классу по принятой классификации. Различную степень холодной пластической деформации получали (благодаря предварительному подбору исходной толщины проката) таким образом, чтобы после прокатки на требуемую величину обжатия получалась одинаковая конечная толщина. Скорость распространения звуковых колебаний измеряли специальным прибором типа ИСП-12 с рабочей частотой прохождения импульсов 1,024 кГц. В качестве характеристики прочности использовали твердость, которую оценивали по методу Бринеля. При увеличении размера зерна феррита твердость стали снижается. Приведенная зависимость подчиняется уравнению типа Холла - Петча. В случае неизменного структурного состояния металла уменьшение размера зерна феррита сопровождается закономерным ростом искажений второго рода. На основе проведенных исследований определен прямопропорциональный характер влияния размера зерна феррита на скорость распространения звуковых колебаний в низкоуглеродистой легированной стали. Показано, что при увеличении размера рекристаллизованного зерна феррита степень влияния текстуры от предыдущей холодной пластической деформации прокаткой возрастает. Полученные результаты по определению характера влияния размера зерна феррита на скорость распространения звуковых колебаний могут быть полезными при разработке методик неразрушающего контроля качества металлических материалов. Особенное значение указанная методика измерения приобретает в условиях поточного производства металлических конструкций.

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.062.23

Рубрики:

Утомна (циклічна) міцність (утома, витривалість) заліза та його сплавів

Шифр НБУВ: Ж72605 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.234.710.43

Рубрики:

Структурні та фазові перетворення в сталі для залізничного машинобудування. Теорія термічної обробки

Шифр НБУВ: Ж72605 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.234.710.43

Рубрики:

Структурні та фазові перетворення в сталі для залізничного машинобудування. Теорія термічної обробки

Шифр НБУВ: Ж16377 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.043.64 + К641.51,27

Рубрики:

Теорія гартування заліза та його сплавів. Прогартовуваність заліза та його сплавів

Електродугове зварювання металів

Шифр НБУВ: Ж72605 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К641.712

Рубрики:

Зварювання металів тертям

Шифр НБУВ: Ж16377 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.043

Рубрики:

Структурні і фазові перетворення в залізі та його сплавах. Теорія термічної обробки

Шифр НБУВ: Ж72605 Пошук видання у каталогах НБУВ 

За допомогою методів металографічного та фрактографічного аналізу досліджено вплив якості литого металу на причини руйнування візка залізничного вагону за умов експлуатації високих динамічних і циклічних навантажень. В результаті дослідження поверхні руйнування бокової рами візка вантажного вагона зі сталі 20ГЛ виявлено елементи, що вказують на одночасну присутність втомного і статичного руйнування. Осередком зародження тріщини втоми був поверхневий дефект ливарного походження типу засору. В окремих елементах бокової рами виявлено об'єми з зосередженим розташуванням газових порожнин і неметатевих включень різної природи походження. В результаті просування тріщини втоми відбувалося безперервне зниження конструктивної міцності бокової рами, а зустріч її з об'ємами металу з підвищеною концентрацією газових порожнин і неметалевих включень прискорила перехід у фазу статичного руйнування. Підвищення експлуатаційної надійності бокової рами можливе за рахунок вдосконалення ливарної технології її виготовлення та внесення змін у нормативну документацію щодо обмеження вмісту неметалевих включень і пор у металі.

За допомогою методів металографічного та фрактографічного аналізу досліджено вплив якості литого металу на причини руйнування візка залізничного вагону за умов експлуатації високих динамічних і циклічних навантажень. В результаті дослідження поверхні руйнування бокової рами візка вантажного вагона зі сталі 20ГЛ виявлено елементи, що вказують на одночасну присутність втомного і статичного руйнування. Осередком зародження тріщини втоми був поверхневий дефект ливарного походження типу засору. В окремих елементах бокової рами виявлено об'єми з зосередженим розташуванням газових порожнин і неметатевих включень різної природи походження. В результаті просування тріщини втоми відбувалося безперервне зниження конструктивної міцності бокової рами, а зустріч її з об'ємами металу з підвищеною концентрацією газових порожнин і неметалевих включень прискорила перехід у фазу статичного руйнування. Підвищення експлуатаційної надійності бокової рами можливе за рахунок вдосконалення ливарної технології її виготовлення та внесення змін у нормативну документацію щодо обмеження вмісту неметалевих включень і пор у металі.

Індекс рубрикатора НБУВ: О22-034 + К222.230.43

Рубрики:

Рухомий склад залізниць

Структурні та фазові перетворення в конструкційних сталях. Теорія термічної обробки

Шифр НБУВ: Ж72605 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Основна мета роботи - оцінка впливу розміру зерна фериту низьковуглецевої сталі на розвиток процесів деформаційного зміцнення в області зародження й поширення смуг деформації. Як матеріал для дослідження були низьковуглецеві сталі з вмістом вуглецю 0,06 - 0,1 % С в різному структурному стані. Зразками для дослідження взято дріт діаметром 1 мм. Структурні дослідження металу здійснено з використанням світлового мікроскопа "Епіквант". Розмір зерна фериту визначено за методикою кількісної металографії. Різний розмір зерна фериту отримано в результаті поєднання термічних і термомеханічних обробок. Варіювання температур нагрівання, схем і швидкостей охолодження з використанням холодної пластичної деформації й подальшого відпалу дозволило змінювати розмір зерна фериту на рівні двох порядків значень. Криві деформації отримано в результаті розтягування зразків на випробувальній машині типу "Інстрон". На основі аналізу кривих розтягування низьковуглецевих сталейіз різним розміром зерна фериту встановлено, що зародження й поширення пластичної деформації в області переривчастої течії супроводжується розвитком процесів деформаційного зміцнення. Дослідження процесу приросту густини дислокацій залежно від розміру зерна фериту низько вуглецевої сталі від моменту зародження пластичної деформації підтвердило існування зв'язку між розвитком деформаційного зміцнення в області переривчастої течії й області кривої з параболічним зміцненням. Однією з причин зменшення деформації Людерса зі збільшенням розміру зерна фериту низьковуглецевої сталі є зростання показника деформаційного зміцнення, що пришвидшує розпад рівномірного розподілу дислокацій у фронті смуги деформації. Напруження течії під час зародження пластичної деформації визначається адитивним внеском від напруження тертя кристалічних грат, стану меж зерен фериту й густини рухомих дислокацій. Установлено, що пропорційно діаметру зерна фериту відбувається збільшення розміру дислокаційної комірки, що полегшує анігіляцію дислокацій під час пластичної деформації. Пояснення якісної залежності впливу розміру зерна фериту низьковуглецевої сталі на показник ступеня деформаційного зміцнення й величину деформації Людерса дозволить визначити оптимальний структурний стан сталей, які піддають холодній пластичній деформації.