збірник наукових праць наносистеми, наноматеріали, нанотехнології 2020, том 18, выпуск 2
Русский English Українська
Отримати статтю →
Том рік сторінка
Выпуски Автори PACS Передплатникам Для авторів
Пошук →
Розширений пошук

Выпуски

 / 

2020

 / 

том 18 / 

выпуск 2

 


Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

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

Низьколеґовані високоміцні сталі з межею плинности понад 600 МПа широко використовуються для виготовлення різного типу конструкцій відповідального призначення (вантажні вагони, мости, судини під тиском, кузова вантажних автомобілів, деталі вантажопідіймальних кранів, трубопроводи, корпуси суден тощо). Дугове зварювання цих сталей не може задовольнити промисловість через низьку продуктивність і необхідність термічного оброблення до або після зварювання. Без термооброблення у цих сталях утворюються холодні тріщини у зоні перегріву або у звареному шві, де метал гартується під час зварювання, і в зоні термічного впливу поза зонами загартування, де з’являються зони розм’якшення. Гібридне лазерно-дугове зварювання стає все більш поширеним у промисловості. Це пов’язане з перспективою впровадження гібридного лазерно-дугового зварювання замість дугових процесів, оскільки така заміна не вимагає великих витрат на переобладнання виробництва та забезпечує помітне збільшення продуктивности. У той же час значна частина теплової енергії, потрібної для топлення металу при гібридному лазерно-дуговому зварюванні, забезпечується використанням дешевих джерел живлення дуги. Раніше автори визначили оптимальну швидкість гібридного лазерно-дугового зварювання з точки зору фазового складу структурних складових, дисперґування зеренної структури, частки крихкого руйнування та ін. Однак неясно, який вплив мають дислокаційні структури на показник тріщиностійкости — в’язкість руйнування. Метою даної роботи було вивчення впливу зовнішнього згинального навантаження на дислокаційну структуру та на тріщиностійкість зварних з’єднань з низьколеґованої високоміцної сталі, одержаних гібридним лазерно-дуговим зварюванням в режимі з оптимальною швидкістю зварювання. Визначено структурні чинники, що ґарантують високий рівень міцности та тріщиностійкости зварних з’єднань високоміцної сталі. Показано, що комплекс властивостей зварних з’єднань при зовнішньому навантаженні в широкому інтервалі температурних умов забезпечує формування фраґментованої структури нижнього бейниту з рівномірним розподілом густини дислокацій і наночастинок карбідних 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
Усі статті ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
©2003—2021 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины.
Електрона пошта: tatar@imp.kiev.ua Телефони та адреса редакції Про збірник Угода користувача