Сборник научных трудов Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології 2020, том 18, выпуск 2
Русский English Украинский
Получить статью →
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов
Поиск →
Расширенный поиск

Выпуски

 / 

2020

 / 

том 18 / 

выпуск 2

 


Скачать полную версию статьи (в PDF формате)

O. M. Berdnikova, A. V. Bernatskyi, V. D. Pozniakov, T. O. Alekseienko, V. M. Sydorets, O. I. Bushma
«Nanoscale Structures of Laser–Arc Welded Joints of High-Strength Low-Alloy Steels»
333–344 (2020)

PACS numbers: 06.60.Vz, 42.62.Cf, 81.07.-b, 81.20.Vj, 81.40.Np, 81.70.Bt, 89.20.Bb

Низколегированные высокопрочные стали с пределом текучести более 600 МПа широко используются для изготовления различного типа конструкций ответственного назначения (грузовые вагоны, мосты, сосуды под давлением, кузова грузовых автомобилей, детали грузоподъёмных кранов, трубопроводы, корпуса судов и т.д.). Дуговая сварка этих сталей не может удовлетворить промышленность из-за низкой производительности и необходимости термической обработки до или после сварки. Без термообработки в этих сталях образуются холодные трещины в зоне перегрева или в сварном шве, где металл закаливается во время сварки, и в зоне термического влияния вне зон закалки, где появляются зоны размягчения. Гибридная лазерно-дуговая сварка становится всё более распространённой в промышленности. Это связано с перспективой внедрения гибридной лазерно-дуговой сварки вместо дуговых процессов, поскольку такая замена не требует относительно больших затрат на переоборудование производства и обеспечивает заметное увеличение производительности. В то же время значительная часть тепловой энергии, необходимой для плавления металла при гибридной лазерно-дуговой сварке, обеспечивается использованием дешёвых источников питания дуги. Ранее авторы определили оптимальную скорость гибридной лазерно-дуговой сварки с точки зрения фазового состава структурных составляющих, диспергирования зёренной структуры, доли хрупкого разрушения и др. Однако неясно, какое влияние имеют дислокационные структуры на показатель трещиностойкости — вязкость разрушения. Целью работы было изучение влияния внешней изгибающей нагрузки на дислокационную структуру и на трещиностойкость сварных соединений из низколегированной высокопрочной стали, полученных гибридной лазерно-дуговой сваркой в режиме с оптимальной скоростью сварки. Определены структурные факторы, гарантирующие высокий уровень прочности и трещиностойкости сварных соединений высокопрочной стали. Показано, что комплекс свойств сварных соединений при внешнем нагружении в широком интервале температурных условий обеспечивает формирование фрагментированной структуры нижнего бейнита с равномерным распределением плотности дислокаций и наночастиц карбидных фаз.

Keywords: low-alloyed high-strength steel, hybrid laser–arc welding, structure–phase composition, nanoscale structures, dislocation density, crack growth resistance


References
 1. T. K. Roy, Bhattacharya, C. B. Ghosh, and S. K. Ajmani, Advanced High Strength Steel: Processing and Applications (Singapore: Springer: 2018); https://doi.org/10.1007/978-981-10-7892-7.
2. S. K. Sharma and S. Maheshwari, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 38: 203 (2017); https://doi.org/10.1016/j.jngse. 2016.12.039.
3. J. Villalobos, A. Del-Pozo, B. Campillo, J. Mayen, and S. Serna, Metals, 8, No. 5: 351 (2018); https://doi.org/10.3390/met8050351.
4. R. Oyyaravelu, P. Kuppan, and N. Arivazhagan, Journal of Advanced Research, 7, No. 3: 463 (2016); https://doi.org/10.1016/j.jare.2016.03.005.
5. V. Poznyakov, O. Berdnikova, and O. Bushma, Materials Science Forum, 870: 630 (2016); https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.870.630.
6. J. Zhou, J. Yang, Y. Ye, and G. Dai, Proc. International Conference on Advanced Technology of Design and Manufacture (November 23–25, 2010) (Beijing: IET: 2010), p. 28; https://doi.org/10.1049/cp.2010.1254.
7. V. Poznyakov, L. Markashova, O. Berdnikova, and T. Alekseienko, S. Zhdanov, Materials Science Forum, 927: 29 (2018); https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.927.29.
8. L. Markashova, O. Berdnikova, A. Bernatskyi, M. Iurzhenko, and V. Sydorets, Proc. Young Scientists Forum on Applied Physics and Engineering (October 17–20, 2017) (Lviv: IEEE: 2017), p. 88; https://doi.org/10.1109/YSF.2017.8126596.
9. B. Acherjee, Optics & Laser Technology, 99: 60 (2018); https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2017.09.038.
10. F. Liu, X. Yu, C. Huang, L. He, Y. Chen, and W. Bu, J. Wuhan Univ. Technology–Mat. Sci. Edit., 30, No. 4: 827 (2015); https://doi.org/10.1007/s11595-015-1236-0.
11. F. Farrokhi, J. Siltanen, and A. Salminen, Journal of Manufacturing Science and Engineering, 137, No. 6: 061012 (2015); https://doi.org/10.1115/1.4030177.
12. M. Rossini, P. R. Spena, L. Cortese, P. Matteis, and D. Firrao, Materials Science and Engineering: A, 628: 288 (2015); https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.01.037.
13. M. Sokolov, A. Salminen, E. I. Khlusova, M. M. Pronin, M. Golubeva, and M. Kuznetsov, Physics Procedia, 78: 255 (2015); https://doi.org/10.1016/j.phpro.2015.11.036.
14. X. Cao, P. Wanjara, J. Huang, C. Munro, and A. Nolting, Materials & Design, 32, No. 6: 3399 (2011); https://doi.org/10.1016/j.matdes.2011.02.002.
15. O. G. Levchenko, A. O. Lukianenko, O. V. Demetska, and O. Yu. Arlamov, Materials Science Forum, 927: 86 (2018); https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.927.86.
16. N. Pavlov, A. Kryukov, D. Il’Yaschenko, and D. Chinakhov, Materials Science Forum, 906: 137 (2017); https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.906.137.
17. S. Katayama, Handbook of Laser Welding Technologies (Cambridge: Woodhead Publishing Limited: 2013).
18. U. Reisgen, I. Krivtsun, B. Gerhards, and A. Zabirov, Journal of Laser Applications, 28, No. 2: 022402 (2016); https://doi.org/10.2351/1.4944096.
19. V. D. Shelyagin, I. V. Krivtsun, Yu. S. Borisov, V. Yu. Khaskin, T. N. Nabok, A. V. Siora, A. V. Bernatsky, S. G. Vojnarovich, A. N. Kislitsa, and T. N. Nedej, Avtomaticheskaya Svarka, 8: 49 (2005).
20. I. Krivtsun, U. Reisgen, O. Semenov, and A. Zabirov, Journal of Laser Applications, 28, No. 2: 022406 (2016); https://doi.org/10.2351/1.4943994.
21. M. Rethmeier, S. Gook, M. Lammers, and A. Gumenyuk, Transactions of JWRI, 27, No. 2: 74 (2009); https://doi.org/10.2207/qjjws.27.74s.
22. M. A. Kesse, E. A. Gyasi, and P. Kah, Proc. the 27th International Ocean and Polar Engineering Conference (June 25–30, 2017) (San Francisco: International Society of Offshore and Polar Engineers: 2017), p. 42.
23. F. Mirakhorli, X. Cao, X. T. Pham, P. Wanjara, and J. L. Fihey, Materials Science Forum, 879: 1305 (2017); https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.879.1305.
24. F. Farrokhi, R. M. Larsen, and M. Kristiansen, 89: 49 (2017); https://doi.org/10.1016/j.phpro.2017.08.019.
25. X. Cao, P. Wanjara, J. Huang, C. Munro, and A. Nolting, Materials & Design, 32, No. 6: 3399 (2011); https://doi.org/10.1016/j.matdes.2011.02.002.
26. A. Kurc-Lisiecka and A. Lisiecki, Materiali in Tehnologije, 51, No. 7: 199 (2017); https://doi.org/0.1515/amm-2017-0253.
27. W. Guo, J. A. Francis, L. Li, A. N. Vasileiou, D. Crowther, and A. Thompson, Materials Science and Technology, 32, No. 14: 1449 (2016); https://doi.org/10.1080/02670836.2016.1175687.
28. L. Markashova, O. Berdnikova, T. Alekseienko, A. Bernatskyi, and V. Sydorets, Advances in Thin Films, Nanostructured Materials, and Coatings (Eds. A. D. Pogrebnjak and V. Novosad) (Singapore: Springer: 2019), p. 119; https://doi.org/10.1007/978-981-13-6133-3_12.
29. V. Yerofeyev, R. Logvinov, V. Nesterenkov, and A. Mazo, Welding International, 28: 557 (2014); https://doi.org/10.1080/09507116.2013.840042.
30. A. Unt, I. Poutiainen, S. Grunenwald, M. Sokolov, and A. Salminen, Applied Sciences, 7, No. 12: 1276 (2017); https://doi.org/10.3390/app7121276.
31. I. L. Semenov, I. V. Krivtsun, and U. Reisgen, Journal of Physics D: Applied Physics, 49, No. 10: 105204 (2016); https://doi.org/10.1088/0022- 3727/49/10/105204.
32. D. Chinakhov, E. Chinakhova, S. Grichin, and Y. Gotovschik, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 125: 012013 (2016); https://doi.org/10.1088/1757-899X/125/1/012013.
33. D. Chinakhov and E. Agrenich, Materials Science Forum, 575: 833 (2008); https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.575-578.833.
34. H. Alipooramirabad, R. Ghomashchi, A. Paradowska, and M. Reid, Journal of Materials Processing Technology, 231: 456 (2016); https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2016.01.020.
35. H. Alipooramirabad, A. Paradowska, R. Ghomashchi, and M. Reid, Journal of Manufacturing Processes, 28: 70 (2017); https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2017.04.030.
36. J. C. F. Jorge, J. L. D. Monteiro, A. J. de Carvalho Gomes, I. de Souza Bott, L. F. G. de Souza, M. C. Mendes, and L. S. Araujo, Journal of Materials Research and Technology, 8, Iss. 1: 561 (2019); https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2018.05.007.
Creative Commons License
Все статьи доступны по Лицензии Creative Commons “Attribution-NoDerivatives” («атрибуция — без производных статей») 4.0 Всемирная
©2003—2021 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины.
Электронная почта: tatar@imp.kiev.ua Телефоны и адрес редакции О сборнике Пользовательское соглашение