Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ или доступ для подписчиков

Влияние фазовых превращений на термические и механические процессы при сварке низколегированной стали

Максим Константинович Тишков, Яроб Алдаие, Василий Евгеньевич Никулин, Виктор Акимович Кархин, Сергей Георгиевич Паршин, Алексей Михайлович Левченко

Аннотация


Разработана методика моделирования тепловых и механических процессов при дуговой сварке стали с учетом фазовых превращений. Методика основана на расчете свойств стали, зависящих от температуры, текущих долей микроструктурных фаз и функций влияния каждой основной фазы. На примере подводной мокрой сварки судостроительной стали показано, что низкотемпературный распад аустенита приводит к резкому снижению остаточных напряжений в шве. Остаточные продольные напряжения в зоне термического влияния достигают предела текучести. Совпадение расчетных и экспериментальных распределений температуры и остаточных напряжений удовлетворительное.


Ключевые слова


дуговая сварка; судостроительная сталь; микроструктура; фазовое превращение; моделирование; термический цикл сварки; напряжение

Полный текст:

PDF

Литература


Паршин С. Г. Металлургия сварки: монография. Санкт-Петербург: Политех-Пресс, 2020. 508 с.

Кархин В. А. Тепловые процессы при сварке. 2-е изд. Санкт-Петербург: Изд-во Политехн. ун-та, 2015. 572 с. https://elibrary.ru/uijibx

Karkhin V. A. Thermal processes in welding. Springer, 2019. 478 p. DOI: 10.1007/978-981-13-5965-1

Lippold J. C. Welding metallurgy and weldability. New York: John Wiley and Sons, 2015. 400 p.

Кархин В. А., Левченко А. М. Поведение водорода при сварке сталей. Санкт-Петербург: Политех-пресс, 2024. 321 с.

Karkhin V. A., Kreutz W., Pavlova N. O., Schulz W. Effect of low-temperature phase transformations on residual stress distributions in laser welded joints / H. Cerjak (ed.). Mathematical Modelling of Weld Phenomena 5. London: Institute of Materials Communications, 2001. P. 597 – 614.

Кондратьев С. Ю., Слюсаренко А. В., Соколов Ю. А., Фукс М. Д. Математическое моделирование процесса аргонодуговой сварки. 1. Термомеханический подход и обоснование модели // МиТОМ. 2023. № 6(816). С. 16 – 22. (Kondrat’ev S. Yu., Slyusarenko A. V., Sokolov Yu. A., Fuks M. D. Mathematical modeling of the argon arc welding process. Part 1. Thermomechanical approach and model justification // Met. Sci. Heat Treat. 2023. V. 65, Is. 6. P. 338 – 344. DOI: 10.1007/s11041-023-00936-9).

Паршин С. Г. Материалы и технологии подводной сварки: монография. Санкт-Петербург: Политех-пресс, 2023. 468 с.

Никулин В. Е., Лебедева Н. В., Паршин С. Г. и др. Исследование термических циклов и упрочнения зоны термического влияния при подводной мокрой сварке судостроительной стали // Сварка и диагностика. 2024. № 2. С. 18 – 23. https://elibrary.ru/bojaff

Кархин В. А., Паршин С. Г., Левченко И. С., Тишков М. К. Методика оценки термических циклов и прогнозирование механических свойств металла зоны термического влияния при подводной сварке стали // Сварочное производство. 2023. № 3. С. 17 – 25.

Никулин В. Е., Лебедева Н. В., Паршин С. Г. и др. Остаточные напряжения и анизотропия микроструктуры при различных технологиях подводной мокрой сварки низколегированной стали // Сварка и диагностика. 2024. № 4. С. 21 – 25. https://elibrary.ru/ybkoiq

Шоршоров М. Х., Белов В. В. Фазовые превращения и изменения свойств стали при сварке. Атлас. М.: Наука, 1972. 220 с.

Zhang K., Dong W., Lu S. Transformation plasticity of AF1410 steel and its influence on the welding residual stress and distortion: Experimental and numerical study // Mater. Sci. Eng. A. 2021. V. 821. 141628. DOI: 10.1016/j.msea. 2021.141628

Seyffarth P., Meyer B., Scharff A. Grosser Atlas Schweiss – ZTU – Schaubilder. Duesseldorf: DVS-Verlag, 1992. 175 S.

Хлусова Е. И., Сыч О. В., Орлов В. В. Хладостойкие стали. Структура, свойства, технологии // ФММ. 2021. Т. 122, № 6. С. 621 – 657. DOI: 10.31857/S0015323021060048

Porter D. A., Easterling K. E., Sherif M. Y. Phase transformations in metals and alloys. 3rd edition. Boca Raton: CRC press, 2009. 520 p.

Deng D., Tong Y., Ma N., Murakawa H. Prediction of the residual welding stress in 2.25Cr – 1Mo steel taking into account the effect of the solid-state phase transformations // Acta Metall. Sin-Engl. Lett. V. 26, Is. 3. P. 333 – 339.

Артинов А., Бахман М., Ретмайер М. и др. Моделирование гидродинамических и тепловых процессов при лазерной сварке со сквозным проплавлением // Технология машиностроения. 2019. № 10. С. 58 – 69.

Pan J., Yang L., Hu S., Chai S. Numerical analysis of thermal cycle characteristics and prediction of microstructure in multi-pass UWW // IJAMT. 2016. V. 84. P. 1095 – 1102.

Radaj D. Welding residual stresses and distortion. Calculation and measurement. Duesseldorf: DVS-Verlag, 2003. 397 p.

Махненко В. И. Расчетные методы исследования кинетики сварочных напряжений и деформаций. Киев: Наукова думка, 1976. 320 с.

Andersen L. F. Residual stresses and deformations in steel structures. Ph.D. Thesis. Technical University of Denmark. 2000. 189 p.

Гатовский К. М., Кархин В. А. Теория сварочных деформаций и напряжений: учебное пособие. Ленинград: ЛКИ, 1980. 331 с.

Никулин В. Е., Паршин С. Г., Левченко А. М. Исследование остаточных сварочных напряжений при подводной мокрой сварке низколегированной стали с применением магнитоанизотропного и рентгенодифрактометрического метода // Дефектоскопия. 2021. № 8. С. 37 – 50. DOI: 10.31857/S0130308221080042

Кархин В. А., Тишков М. К., Алдаие Я. и др. Методика прогнозирования микроструктуры и механических свойств зоны термического влияния сварного соединения из высокопрочной стали при сварке в различных средах // МиТОМ. 2024. № 8(830). С. 60 – 66. https://elibrary.ru/hahzpy




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2025.8.54-64

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2026