Предварительного подогрева

В результате предварительной вытяжки, т. е. предварительного нагружения силами, вызывающими остаточные деформации, материал приобретает способность без значительных остаточных деформаций воспринимать большие нагрузки. Явление повышения упругих свойств материала в результате предварительного пластического деформирования называют наклепом (нагартовкой)

4. Гурьев А,В., Водопьянов В«И, Влияние характера предварительного пластического деформирования на упрочнение малоуглеродистой стали после температурного воздействия. - Проблемы прочности, 1973, * 2, с.57-59.

Деформационное старение нержавеющих сталей (при отсутствии напряжений) приводит к увеличению параметров та в 1,1 раза и т,^ в 1,2 раза; старение после предварительного пластического деформирования сказывается в основном на дополнительном увеличении Тоф (в 1,05 раза на каждый 1% деформации) [37, 43]. У низколегированных хромистых сталей увеличение т$ за счет старения составляет 5—10% [44]. Коррозия аустенитиых нержавеющих сталей в жидком натрии (при скоростях потока до 1,5 м/сек) приводит к увеличению т$ примерно в 1,05—1,08 раза (при температурах до 600° С и выдержках до 1,5-103 час); величины та при этом практически не изменяются. Влияние выдержки в пото-

Автор и Ю.М.Зафийовский [132] исследовали влияние старения на сопротивление усталостному и коррозионно-усталостному разрушению стали 12Х18Н10Т в аустенизированном состоянии, а также после предварительного пластического деформирования растяжением заготовок образцов. Образцы диаметром рабочей части 5 и 25 мм испытывали при чистом изгибе с вращением (частота 50 Гц) в атмосфере, насыщенной парами и брызгами кипящего 3 %-ного раствора NaC!.

где Кп — коэффициент, зависящий от температуры предварительного пластического деформирования и стали (Кп > 1).

Для малоуглеродистых и низколегированных сталей, склонных к деформационному старению (в случае предварительного пластического деформирования в диапазоне температур старения), вели чина Кп принимается равной 1,2.

Сильное влияние на предельное значение касательного напряжения оказывают также явления деформационного упрочнения и разупрочнения. Деформационное упрочнение — процесс, в результате которого напряжение, требуемое для появления пластической деформации, увеличивается вследствие предварительного пластического деформирования. Материал становится тверже или прочнее в некотором смысле, при этом говорят, что произошел наклеп (или деформационное упрочнение). Разупрочнение — процесс, в результате которого напряжение, требуемое для пластического течения, уменьшается. Оба явления — и деформационное упрочнение, и разупрочнение — вполне объяснимы с помощью теории дислокаций.

Явление разрушения кристаллических тел очень сложно. Во многих случаях разрушение происходит лишь после не менее сложного процесса пластического деформирования. Из изложенного ранее в этой главе следует, что даже процесс деформирования простого монокристалла достаточно трудно поддается описанию, не говоря уже о деформировании поликристаллических материалов. Не удивительно поэтому, что описание условий, при которых происходит разрушение, тоже представляет собой очень трудную задачу. Если материал и внешние условия таковы, что разрушение происходит без предварительного пластического деформирования, задача несколько упрощается.

где ер — предварительная деформация; КР — коэффициент, зависящий от температуры предварительного пластического деформирования и типа стали.

Для дисков этих же типов в табл. 4.2 приведены вытяжки, измеренные после длительной эксплуатации с различным временем работы. Все диски предварительно подвергали автофрети-рованию. После предварительного пластического деформирования остаточные перемещения дисков в процессе длительной работы растут значительно медленнее и достаточно малы. \, Некоторое увеличение наружного диаметра связано с повторностью нагру-жения и процессами ползучести. Чрезмерная'вытяжка дисков в процессе длительной работы, нарастающая по времени, свиде-

Наличие остаточных внутренних напряжений в плоскости скольжения объясняет два важных явления — упрочнение и эффект Бау-шингера. Они заключаются в том, что после предварительной пластической деформации повышается предел текучести при повторном нагружении в том же направлении и понижается при нагружении в обратном направлении. Действительно, в первом случае источник дислокаций начнет работать при условии т ^ ткр + т^ + %, а во втором — при т ^ ткр — т.,. — t^. Таким образом, упрочнение материала в данном случае является анизотропным, предел текучести растет на величину т^ в направлении предварительного пластического деформирования и на столько же падает в обратном направлении. Можно сказать, что при этом проявляется «память» материала. Он как бы помнит свою историю нагружения, причем ячейками памяти являются плоскости скольжения, а носителями информации —дислокации в скоплениях, создающие внутренние напряжения.

режиме окажется выше верхнего предела допустимых скоростей (табл. 61), то необходимо рассчитать температуру предварительного подогрева или применить некоторые технологические приемы заполнения

При выборе марки стали на стадии проектирования сварной конструкции может возникнуть необходимость ориентировочной оценки необходимости подогрева перед сваркой. Для приближенной оценки влияния термического цикла сварки на закаливаемость околошовной зоны и ориентировочного определения необходимости снижения скорости охлаждения за счет предварительного подогрева можно пользоваться так называемым эквивалентом углерода. Если при подсчете эквивалента углерода окажется, что Сэ <С 0,45%, то данная сталь может свариваться без предварительного подогрева; если Сэ ^ 0,45%, то необходим предварительный подогрев, тем более высокий, чем выше значение Сэ.

Определив полный эквивалент углерода, необходимую температуру предварительного подогрева находят по формуле

Полученная температура предварительного подогрева должна быть проверена и откорректирована путем определения действительных скоростей охлаждения шохл при сварке на принятых режимах и сопоставления результатов расчета с рекомендуемым для данной марки стали диапазоном допустимых скоростей охлаждения.

Поэтому такие стали, как правило, сваривают без предварительного подогрева, но с использованием специальных технологических приемов, обеспечивающих увеличение времени пребывания металла шва и околошовной зоны в субкритическом интервале температур и «автотермообработку» закаленных зон участков, прилегающих к шву. Время пребывания околошовной зоны в интервале субкритических температур можно увеличить путем выполнения сварки каскадом, блоками, короткими или средней длины участками, а также путем использования специальных устройств, подогревающих выполненный шов и тем самым увеличивающих время пребывания его в определенном температурном интервале.

Температуру предварительного подогрева при сварке низколегированных сталей с повышенным содержанием углерода назначают в соответствии с результатами расчета, выполненного по методике, изложенной в § 1 данной главы. Расчетную скорость охлаждения при температуре наименьшей устойчивости аусте-нита принимают для стали данной марки в зависимости от характера терлюобработки до и после сварки и требований к свойствам сварного соединения.

Если сталь перед сваркой подвергают термообработке на высокую прочность (нормализации или закалке с отпуском), а после сварки — отпуску для снятия напряжений и выравнивания механических свойств сварного соединения с целью обеспечения его равнопрочности с основным металлом, то критерием расчетного определения температуры предварительного подогрева будет скорость охлаждения и>к, при которой имеет место частичная

Аустенитпыми электродами обычно сваривают без предварительного подогрева, но при этом регламентируется время с момента окончания сварки до проведения термообработки изделия. Если сваривают среднелегировашше стали с невысоким содержанием углерода (0,12—0,17%), то последующую термообработку проводят в исключительно редких случаях. Разделку заполняют

Температуру предварительного подогрева при сварке низколегированных сталей с повышенным содержанием углерода рассчитывают по методике, изложенной в § 1 данной главы, причем расчетную скорость охлаждения Аи;0пт или шл в зависимости от характера термообработки до и после сварки и требований к свойствам сварных соединений выбирают на тех же основаниях, что и при ручной дуговой сварке.

Повышение жесткости свариваемых изделий увеличивает вероятность образования трещин, причем тем в большей степени, чем меньшей деформационной способностью обладает закаленный металл (больше содержания в нем углерода). Так, сварка в углекислом газе без предварительного подогрева в изделиях небольшой жесткости не вызывает трещин при толщине сталей 08X13 до 18 мм, 12X13 до 10—12 мм и 20X13 до 8—10 мм.

Температуру предварительного подогрева соединения следует выбирать (рассчитывать) по характеристикам высоколегированной (12%-ной хромистой) стали так же, как и режим термообработки, но для уменьшения размеров диффузионных прослоек температура отпуска должна быть принята минимально возможной.