Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Анализ результатов испытаний на ударный изгиб образцов основного металла и сварного соединения труб из низкоуглеродистых трубных сталей

Леонид Иосифович Эфрон, Павел Петрович Степанов, Олег Александрович Багмет, Кирилл Сергеевич Сметанин

Аннотация


Проведены испытания на ударный изгиб проката, основного металла и сварных соединений труб из низкоуглеродистых микролегированных сталей. Исследована структура различных участков сварного соединения. Проанализированы изломы ударных образцов. Определен состав неметаллических включений на поверхности излома. Рассмотрены охрупчивающие механизмы и причины разброса значений ударной вязкости. Это могут быть: грубый бейнит в пределах крупного (деформированного) зерна аустенита, в сварном соединении ТВЧ — участок вблизи линии сплавления с неблагоприятной ориентировкой кристаллографических плоскостей скола {001}, в шве и ЗТВ при дуговой сварке — крупные зерна зернограничного феррита. Установлено, что критический размер зерна a-фазы (максимальная фракция), при котором начинает наблюдаться охрупчивающее влияние неметаллических включений в исследуемых сталях, находится в интервале 50 – 80 мкм.


Ключевые слова


сталь; прокат; сварное соединение; микроструктура; неметаллические включения; ударная вязкость; излом

Полный текст:

PDF

Литература


ГОСТ 9454–78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах.

Штремель М. А. Разрушение: в 2 кн. Кн. 1: Разрушение материала: монография / М. А. Штремель. М.: Изд-во МИСиС, 2014. 670 с.

Давиденков Н. Н. Динамические испытания металлов. 2-е изд., перераб. Москва-Ленинград: изд-во ОНТИ-НКТП. 396 с.

Штремель М. А. Информативность измерений ударной вязкости // МиТОМ. 2008. № 11. С. 37 – 50.

Кантор М. М., Боженов В. А. Рассеяние значений ударной вязкости низколегированной стали в критическом интервале хладноломкости // Материаловедение. 2013. № 11. С. 3 – 14.

Судьин В. В., Степанов П. П., Боженов В. А. и др. Микроструктурные особенности низколегированных трубных сталей, определяющие ударную вязкость околошовной зоны сварных соединений // Металлург. 2021. № 5. C. 24 – 35.

Кантор М. М., Воркачев К. Г., Солнцев К. А. Природа рассеяния величины ударной вязкости низкоуглеродистых низколегированных сталей при разрушении в условиях вязко-хрупкого перехода // Неорганические материалы. 2020. Т. 56, № 11. С. 1271 – 1276.

Ефимов И. В., Степанов П. П., Сорокин А. Е. и др. Влияние технологических параметров сварки давлением с оплавлением после нагрева токами высокой частоты на микроструктуру и хладостойкость сварного соединения стальных труб малого и среднего диаметра // Металлург. 2023. № 2. С. 76 – 85.

Шамов А. Н., Лунин И. В., Иванов В. Н. Высокочастотная сварка металлов. Л.: Машиностроение, 1977. 200 с.

McMahon C. J., Cohen M. Initiation of cleavage in polycrystalline iron // Acta Metall. 1965. V. 13. P. 591 – 604.

Rosenfield A. R., Shetty D. K. Particle-induced cleavage crack initiation in steel // Scr. Metall. 1986. V. 20. P. 439 – 440.

Smith E. Physical basis of yield and fracture / In: Proc. Conf. Institute of Physics and Physical Society. Oxford, United Kingdom, 1966. 36 p.

Knott J. F. Fundamentals of fracture mechanics. Butterworth & Co Publishers, 1976. 284 р.

Fairchild D. P., Howden D. G., Clark W. A. T. The mechanism of brittle fracture in a microalloyed steel: Part I. Inclusion-induced cleavage // Metall. Mater. Trans. A. 2000. V. 31, No. 3. P. 641 – 652.

Yan W., Shan Y. Y., Yang K. Influence of TiN inclusions on the cleavage fracture behavior of low-carbon microalloyed steels // Metall. Mater. Trans. A. 2007. V. 38, Is. 6. P. 1211 – 1222.

Fairchild D. P., Howden D. G., Clark W. A. T. The mechanism of brittle fracture in a microalloyed steel: Part II. Mechanistic modeling // Metall. Mater. Trans. A. 2000. V. 31. P. 653 – 667.

Zhang L. P., Davis C. L., Strangwood M. Dependency of fracture toughness on the inhomogeneity of coarse TiN particle distribution in a low alloy steel // Metall. Mater. Trans. A. 2001. V. 32. P. 1147 – 1155.

Curry D. A., Knott J. F. Effects of microstructure on cleavage fracture stress in steel // Met. Sci. 1978. V. 12. P. 511 – 514.

Martin-Meizoso A., Ocaña-Arizcorreta I., Gil-Sevillano J., Fuentes-Pérez M. Modelling cleavage fracture of bainitic steels // Acta Metallurgica e Materialia. 1994. V. 42, Is. 6. P. 2057 – 2068.

Chen J. H., Zhu L., Ma H. On the scattering of the local fracture stress // Acta Metallurgica e Materialia. 1990. V. 38, Is. 12. P. 2527 – 2535.

Cottrell A. H. Theory of brittle facture in steel and similar metals // Trans. Metallurgical Soc. AIME. 1958. V. 212. P. 192 – 203.

Rodriguez-Ibabe J. M. The role of microstructure in toughness behaviour of microalloyed steels // Mater. Sci. Forum. 1998. V. 284 – 286. P. 51 – 62.

Судьин В. В., Степанов П. П., Кантор М. М. и др. Сопоставление влияния микроструктурных факторов на ударную вязкость околошовной зоны сварных труб класса прочности К60 // Сталь. 2022. № 1. С. 44 – 50.

Эфрон Л. И., Степанов П. П., Судьин В. В. и др. Влияние микродобавок титана на структуру и свойства околошовной зоны при сварке трубных сталей // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2022. № 1. С. 45 – 55.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2024.3.51-59

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024