Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние вопроса 9
1.1. Способы уменьшения внутренних напряжений в металлах 9
1.2. Остаточные напряжения 14
1.3. Условия работы исследуемых крупногабаритных сварных конструкций 24
1.4. Выбор стали для изготовления конструкций 26
1.5. Уровень остаточных напряжений в сварных швах, околошовной зоне и зоне термического влияния 28
1.6. Методы определения остаточных напряжений 34
1.7. Физическое обоснование снижения остаточных напряжений после низкочастотной вибрационной обработки 37
1.8 Задачи данной работы 40
ГЛАВА 2. Методика исследований 42
2.1. Мегодика определения химического состава, механических свойств, изменений структуры металла 42
2.2. Методика определения значений остаточных напряжений.. 43
2.3. Методика низкочастотной вибрационной обработки 44
2.4. Методика рентгеноструктурных исследований 48
2.5. Методика фрактографических исследований изломов 48
2.6. Методика исследования тонкой структуры 49
2.7. Методика испытаний на малоцикловую усталость 49
ГЛАВА 3. Технология низкочастотной вибрационной обработки 51
3.1. Определение места установки вибровозбудителя, оптимального режима низкочастотной вибрационной обработки и её длительности 51
3.2. Исследование снижения уровня остаточных напряжений в зависимости от режимов низкочастотной вибрационной обработки 53
3.3. Основные требования к технологическому процессу низкочастотной-вибрационной обработки 54
3.4. Промышленные конструкции, подвергаемые низкочастотной вибрационной обработке 60
3.5. Статистическая обработка экспериментальных данных 61
3.6. Экономическая целесообразность низкочастотной вибрационной обработки 61
ГЛАВА 4. Исследование влияния термической и низкочастотной вибрационной обработок на механические свойства и структуру стали 10ХСНД 65
4.1. Исследование достоверности измерения остаточных напряжений магнитным методом 65
4.2. Химический состав плавок исследуемой стали 71
4.3. Исследование механических свойств стали 10 ХСНД после сварки и последующей низкочастотной вибрационной обработки 72
4.4. Исследование структуры металла I ОХСНД после сварки и после термообработки 80
4.5. Оценка склонности сварного соединения к трещинообразованию в условиях проведения термической и низкочастотной обработок 86
4.6. Рентгеновские исследования сварного соединения стали 1 ОХСНД при деформации циклическим изгибом 88
4.7. Исследование комплекса механических свойств после сварки, термообработки и низкочастотной вибрационной обработки 99
4.8. Исследование тонкой структуры сварных образцов до и после низкочастотной вибрационной обработки 103
4.9. Фрактографическое исследование 111
4.10. Исследование структуры, механических свойств и ударной вязкости при низких температурах до и после низкочастотной вибрационной обработки и термического отжига 116
4.11. Влияние температуры термического отжига на уровень внутренних напряжении в сварной конструкции 125
Выводы 134
Литература 138
Приложение 1 156
- Уровень остаточных напряжений в сварных швах, околошовной зоне и зоне термического влияния
- Методика низкочастотной вибрационной обработки
- Основные требования к технологическому процессу низкочастотной-вибрационной обработки
- Исследование механических свойств стали 10 ХСНД после сварки и последующей низкочастотной вибрационной обработки
Введение к работе
Актуальность работы.
Особую актуальность проблема'снятия остаточных напряжений крупногабаритных изделий ответственного назначения приобрела в связи с разработкой изделий нового поколения, работающих в широком диапазоне климатических температур (от минус 50С до плюс 50С) в условиях статических и динамических нагрузок и требующих высокой геометрической стабильности при эксплуатации в течении длительного периода времени.
Надёжность работы таких изделий в зимнее время может быть снижена, что может привести к полному отказу работоспособности или. к аварийной ситуации всего изделия. В поезтеднее время среди предприятий — изготовителей существует жёсткая конкуренция за расширение технологических возможностей, позволяющих получить комплекс механических и технологических свойств, не повышая стоимости изделия в целом.
Снятие сварочных напряжений длинномерных сборочных конструкций сложной конфигурации путем термической обработки требует обязательной сложной и дорогостоящей специальной индивидуальной оснаегки, удлиняет технологическийцикл изготовления и может привести к невозможности проведения правки.
Вышеизложенное показывает актуальность данной работы, её- практическую-направленность и востребованность для решения задач повышения надёжности изделий ответственного назначения специальной техники.
Цель работы и задачи исследования.
Целью работы является определение путей повьгатспия надёжности крупногабаритных сварньтх конструкций за счёт снижения уровня остаточных на-іфяжений методом низкочастотной вибрационной обработки.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: сопоставить уровни внутренних напряжений в сварных конструкциях после сварки, после термической обработки и после вибрационной обработки; определить значения технологических параметров низкочастотной вибрационной обработки, необходимых для достаточного снятия внутренних напряжений после сварки; сравнить уровни механических свойств материала конструкций после сварки, после термического отжига, после низкочастотной вибрационной обработки; определить влияние термической и низкочастотной обработок на структуру стали сварных конструкций; разработать и внедрить технологию низкочастотной вибрационной обра-ботки.
Научная новизна. успешно применён магшїгньш метод определения внутренних напряжений с помощью сканер — дефектоскопа магнитоанизотропного «КОМПЛЕКС А-2.05». изучены и сопоставлены внутренние напряжения и механические свойства материалов в состоянии поставки, после сварки, после термического отжига и после низкочастотной вибрационной обработки. определены значимые параметры низкочастотной вибрационной обработки. определены значения параметров низкочастотной вибрационной обработки, достаточные для снятия лігутренних напряжений и приобретения материалом требуемого уровня механических свойств.
Практическая значимость.
Результаты работы были использованы в разработке и внедрении технологического процесса низкочастотной вибрационной обработки крупногабаритных сварных сборок. Разработана методика контроля уровня остаточных напряжений до и после низкочастотной виброобработки. Технологический процесс внедрён на ОАО «Дефорт».
Достоверность результатов работы обеспечивается использованием фундаментальных положений физики твёрдого тела, теории металловедения и современного метода определения величин остаточных напряжений. Результаты экспериментов и исследований, научные положения и выводы подтверждены многолетней эксплуатацией изделий по прямому назначению.
Апробация работы.
Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах: XI научно-техническая конференция «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов», СПб, 2006 г. XII научно-техническая конференция «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов» СПб, 2008 г,
Публикации.
По материалам работы опубликованы три статьи в изданиях, входящих в список ВАК РФ. Библиографический список работ приведён в разделе «ЛИТЕРАТУРА».
Структура и объём работы.
Работа состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка литературы из 137 наименований и одного приложения, изложена на 156 страницах, включая: 10 таблиц, 96 рисунков.
Содержание работы.
Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель исследования, поставлены основные задачи. Показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов.
В первой главе приведены данные по анализу состояния существующих и развитию современных подходов к проблеме повышения надёжности крупногабаритных сварных изделий. Проведён анализ условии эксплуатации, используемых марок сталей для сложнонапряжённых сборок, классификации и причин образования остаточных напряжений. Приведён обзор литературных данных существующих методов определения остаточных напряжении. В результате выполненного анализа определены основные задачи диссертационной работы.
Во второй главе приведены методики проводимых исследований: определение химического состава, определение остаточных напряжений, определение значений остаточных напряжений, рентгеноструктурные исследования, фрактографические исследования изломов, исследование тонкой структуры, испытания на малоцикловую усталость.
В третьей главе предоставлены результаты изучения параметров технологии низкочастотной вибрационной обработки, которые были впоследствии использованы при разработке и внедрении технологического процесса на производстве.
В четвертой главе предоставлены результаты исследования влияния термической и низкочастотной вибрационной обработок на механические свойства и структуру стали 10ХСНД.
Уровень остаточных напряжений в сварных швах, околошовной зоне и зоне термического влияния
Об усталостной прочности сварных соединений имеется большое количество работ отечественных и зарубежных учёных. Однако, до настоящего времени нет единого мнения о влиянии остаточных напряжений на прочность сварных деталей и конструкций при действии переменных нагрузок. Отдельные исследователи считают, что остаточные напряжения не могут влиять на усталостную прочность сварных швов [61, 63, 64]. Другие, наоборот, считают, что остаточные напряжения оказывают существенное влияние на усталостную прочность сварных конструкций [66,67,92].
Сторонники первой точки зрения используют для доказательства результаты испытаний образцов со сварными швами, отожжённых и не отожжённых после сварки. Известно, что отжиг или нормализация после сварки иногда несколько повышает усталостную прочность, иногда не оказывает никакого влияния или даже её понижает. При этом не учитывают, что в результате отжига не только уменьшаются остаточные напряжения, но и снижается предел выносливости наплавленного металла и материала в околошовной зоне. По данным [111] нормализация и отжит приводят к уменьшению твёрдости наплавленного металла и снижению его усталостной прочности. Последнее связывают не с остаточными напряжениями, а со снижением прочностных характеристик металла в околошовной зоне.
Имеющиеся экспериментальные данные позволяют считать, что действие остаточных напряжений зависит от материала и формы сварной конструкции, качества механической обработки шва, величины и характера распределения напряжений от внешних сил и ряда других факторов.
Большое влияние на прочность сварных соединений оказывает концентрация напряжений у основания шва. В случае резких переходов сечений больше сказывается и действие остаточных напряжений вследствие их концентрации. С этой точки зрения-можно объяснить незначительное влияние остаточных напряжений в случае стыковых соединений, когда шов обработан заподлицо с основным металлом. Кроме того, остаточные напряжения, направление которых перпендикулярно продольной оси стыкового сварного шва, обычно невелики.
Более высокую концентрацию напряжений имеют сварные соединения внахлёстку. В этом случае влияние остаточных напряжений сказывается значительно сильнее, чем для стыковых швов. Поэтому для таких сварных соединений усталостная прочность может быть существенно повышена с помощью местного нагрева, способствующего образованию сжимающих остаточных напряжений.
Наиболее значительное повышение усталостной прочности сварных соединений может быть получено при использовании поверхностного наклёпа. Благоприятное действие наклёпа объясняется главным образом появлением сжимающих остаточных напряжений, особенно в случае сварных конструкций с высокой концентрацией напряжений. Имеющиеся в литературе немногочисленные и зачастую противоречивые данные не позволяют с полной определённостью ответить на вопрос о доле остаточных напряжений в числе прочих факторов, влияющих на контактную выносливость. Известно, что снижение долговечности деталей, работающих в условиях трения качения вызывают растягивающие остаточные напряжения, возникающие в поверхностном слое при шлифовании. Пониженная твёрдость поверхностного слоя играет значительно меньшую роль. Если в результате пластической деформации растягивающие остаточные напряжения уменьшаются или переходят в сжимающие, то отрицательное влияние структуры изменённого слоя на долговечность резко снижается [118,130];
Повреждение металлических изделии под действием коррозионной среды зависит, в первую очередь, от свойств среды, материала детали и внешних нагрузок. Повреждение может иметь вид постепенного разрушения поверхностного слоя (равномерное разрушение, точечное разрушение, селективная коррозия и т. д.), хрупкого разрушения при одновременном действии коррозионной среды и постоянных растягивающих напряжений и коррозионной усталости при одновременном действии коррозионной среды и переменных напряжений: постепенное коррозионное разрушение поверхности, коррозионное растрескивание, коррозионная усталость. При трении в поверхностном слое стальных образцов образуются сжимающие остаточные напряжения, при этом износ будет тем меньше, чем меньше величина этих напряжении. Поэтому наиболее благоприятными для повышения износостойкости будут растягивающие в исходном состоянии остаточные напряжения, которые замедляют формирование сжимающих напряжений. Максимальная износостойкость может быть получена, если механической обработкой в поверхностном слое детали будут созданы напряжения того же знака и близкие по величине к напряжениям, возникающим в поверхностном слое при трении в эксплуатационных условиях.
При трении испытуемого материала о гладкий твёрдый диск в присутствии окислительной среды также получена полная независимость износостойкости от остаточных напряжений. От величины и знака изгибающих упругих напряжений износостойкость не зависит, если образцы имели одинаковое исходное состояние.
Основным фактором, влиятогцим на износостойкость при трении в активной среде, являются микронапряжения ІГ и ПІ родов в поверхностных слоях металла. В поверхностных слоях деталей появляются остаточные напряжения, вызываемые локализованным нагревом тонких поверхностных слоев при трении9 сопровождаемое фазовым превращением.
Вышесказанное позволяет нам сделать вывод, что в исследуемых конструкциях после сварки будут внугренние напряжения, вызванные всеми перечисленными факторами, а именно, пластическая деформация материала (напряжения в состоянии поставки), фазовые превращения при нагреве и охлаждении (после сварки).
Методика низкочастотной вибрационной обработки
Методика проведения низкочастотной вибрационной обработки заключается в применении комплекса ВТУ «Вепрь» [77], который состоит из вибратора, состоящего из вибровозбудителя и электродвигателя (рис. 2.З.1.), и блока управления (рис. 2.3.2.). Вибровозбудитель комплекса - центробежный, одно-вальный, с круговой возмущающей силой и дисбалансом, регулируемым в неподвижном состоянии. Для регулирования величины возбуждающей силы, эксцентрик выполнен в виде дисков с равными дисбалансами. Диски могут вращаться относительно общей оси. Регулирование осуществляется путем изменения взаимного расположения дисков. При включении двигателя, вращающийся эксцентрик (за счёт дисбаланса) вызывает круговые колебания вибровозбудителя, передающиеся конструкции, на которой он установлен. При значении угла а между лепестками эксцентрика 180, нагрузка составляет 0 %, при уменьшении угла а до 0 нагрузка увеличивается до 100 %. Плавная регулировка угла а позволяет изменять виброусиления в диапазоне от 0 до 18 кН.
Блок управления позволяет регулировать следующие величины: частоту вращения двигателя и время обработки; и позволяет измерять силу тока электродвигателя, частоту вращения и время обработки. Максимальная мощность электродвигателя составляет 0,4 кВт. Максимальная сила тока электродвигателя составляет 3,5 А. При увеличении силы тока больше этой величины срабатывает аварийное отключение системы.
Суть обработки состоит в следующем: вибратор жёстко закрепляется на обрабатываемой конструкции на месте, выбранном по специальной методике, которая будет описана позже, устанавливается начальная нагрузка (угол а между лепестками эксцентрика, начиная с минимального - 25%), затем происходит запуск и вращение вала электродвигателя при частотах от 0 до 120 Гц. При этом на определённых частотах происходит резонансное колебание конструкции, которое характеризуется значительным увеличением амплитуды колебания конструкции и увеличением силы тока электродвигателя. В диапазоне частот вращения электродвигателя от 0 до 120 Гц возможны несколько резонансных (от двух и более). Пример зависимости частоты вращения от силы тока электродвигателя приведены на Рис. 2.3.4.
Ширина пика максимума силы тока при резонансном колебании конструкции не превышает 4 Гц. В процессе виброобработки происходит смещение максимума силы тока в сторону уменьшения частоты вращения вала электродвигателя. Производители виброкомплекса и литературные данные утверждают, что это связано с изменением сложнонапряжённого состояния конструкции, что свидетельствует об изменении внутренних напряжений, окончание смещения максимумов свидетельствует об окончании процесса виброобработки. По опыту создателей виброкомплекса это происходит через 5 - 10 мин обработки. Разработчики технических условий для виброкомплекса рекомендуют выбрать не менее двух устойчивых максимумов резонансного колебания конструкции и провести виброобработку на каждом не менее 10 мин. В процессе виброобработки происходит снятие напряжений сварных швов, лежащих перпендикулярно оси вращения электродвигателя вибратора: Для обработки других швов необходимо произвести переустановку вибровозбудителя перпендикулярно первоначальному положению. В процессе промышленного освоения низкочастотной виброобработки были определены основные параметры процесса, а именно: определение количества мест установки вибровозбудителя в зависимости от длины конструкции; выбор места установки вибровозбудителя; выбор нагрузки (%), угла а между лепестками эксцентрика; определение количества максимумов резонансных частот, подвергаемых виброобработке; выбор оптимальной частоты вращения электродвигателя при виброобработке; определение оптимальной длительности обработки. Исследования проводились на дифрактометре автоматизированном рентгеновском для изучения текстур ДАРТ-УМІ на образцах после электрополирования со съёмом металла « 25 мкм. Прецизионные съёмки интервалов бреттовских углов дифракций методом sin \\f осуществлялись в фильтрованном FeKa - излучении. Первичный и дифрагированный рентгеновские пучки коллимировались с помощью щелей вертикальной и горизонтальной расходимости 2x2 0,25 мм, с Р - фильтром и щелями Соллера на первичном и дифрагированном пучке расходимостью 2,5. Облучаемая зона составляла 5x7 мм-по поверхности образца при этом глубина проникновения рентгеновских лучей в материал исследуемых образцов a-Fe, феррит, для FeKa - излучения составила порядка 12 мкм. Для исследования макронапряжений методом sin \/ использовался дифракционный максимум а-Fe феррита, от серии плоскостей (211) с межплоскостным расстоянием d=l,168A.
Основные требования к технологическому процессу низкочастотной-вибрационной обработки
Низкочастотная вибрационная обработка на предприятии ОАО «Де-форт» применяется с 2003 года. Накопленный опыт проведения виброобработки позволил сформировать следующие требования к проведению данной операции:
Требования к конструкции: конструкция должна иметь по возможности плоскую конфигурацию, чтобы длина и ширина были во много раз больше высоты. Выполнение этого требования необходимо для обеспечения максимальной-устойчивости конструкции при обработке. Так же необходима собственная жёсткость конструкции для того, чтобы собственные резонансные колебания-не привели к остаточным деформациям при обработке. Необходимо исключить присоединение к конструкции элементов, которые крепятся способом иным, нежели сварка: резьбовые элементы, составите части крепления осями, шплинтами и прочее. Это может привести к нестабильной вибрации при резонансных колебаниях.
Требования к местам установки виброопор: виброопоры необходимо устанавливать таким образом, чтобы максимально умеїтшить возможность перемещения конструкции при обработке и максимально снизить воздействие виброопор на затухания колебаний- Наибольшая эффективность выполнения данных тяебшаний втможна или установке влброопор под места минимального колебания конструкции при резонансных колебаниях. Необходимо соблюдение правила приведения конструкции в устойчивое положение. Для этого нужно провести колебание конструкции на устойчивом резонансе несколько минут, чтобы она заняла максимально устойчивое Положение. При этом возможны перемещение виброонор и (или) конструкции относительно первоначального положения. Это свидетельствует о том, что система, включающая виброопорьт, конструкцию и вибровозбудитель заняла устойчивое положение с минимальным значением потенциальной энергии.
Требования к месту установки вибровозбудителя можно свести к расположению вибровозбудителя максимально приближено к местам минимального колебания конструкции, пересечению основных элементов жёсткости конструкции, а так же обеспечению возможности надежного крепления вибровозбудителя к конструкции.
Требование к инструментам крепления вибровозбудителя: основным инструментом крепления вибровозбудителя к конструкции являются струбцины. Возможно использование и иных способов Крепления, таких как крепление на резьбовых элементах через специальные посадочные гнезда, предусмотренные конструкцией. Основные требования к элементам крепления можно свести к следующему: элементы должны быть достаточно прочными, для предотвращения пластической деформации или разрушения последних; необходимо предусмотреть возможность затяжки крепления с высокими моментами затяжки не менее 1000 Н м, а именно возможность применения жёсткого воротка длиной более 1,5 м; резьба должна быть чистой (без сварочных капель, заусенцев, наплывов и посторонних предметов) и смазанной для обеспечения сохранности резьбы при установке и снятии крепления; площадь опоры элемента крепления на консгрукцию должна обеспечивать отсутствие следов пластической деформации при установке; при использовании струбцин размер зева должен подбираться максимально приближенный к размеру конструкции в месте крепления, длина винта при этом должна быть минимальной, при проведении обработки элемент вращения винта струбцины (вороток) должен быть снят, по возможности струбцины должны использоваться одинаковые - это способствует более устойчивому резонансному колебанию конструкции. В процессе обработки возможно самопроизвольное откручивание элементов крепления или чрезмерное их колебание. Это свидетельствует о неудачном месте расположения вибровозбудителя на конструкции. В данном агучае необходимо выбрать иное место установки вибровозбудителя. Разумно применять наборы струбцин разных типоразмеров для разных габаритных размеров сварных конструкций. Параметры подобранных струбцин для конкретного случая необходимо фиксировать при отработке технологического процесса вибрационной обработки.
Требование к количеству мест установки вибровозбудигеля па конструкции. Опыт разработчиков комплекса низкочастотной виброобработки говорит о том, что достаточно одного места установки при длине конструкции не более 4 м. При длине больше 4 м количество установок можно определять кратностью длины конструкции четырем. Справедливость данного предположения проверить на практике достаточно сложно, так как сложно подобрать четкий числовой критерий достаточности проведения обработки. По этой причине дапный факт был принят как готовое решение. Полученные данные обязательно фиксируются в технологии низкочастотной вибрационной обработки для применения при обработке последующих конструкций.
Требования к количеству резопапсов обработки и критериям выбора основного резонанса обработки. Информация по определению необходимого количества обработок на разных резонансных частотах из разных источников противоречивая. Источники времен 60-х и 80-х годов прошлого века свидетельствуют о необходимости обработки на каждой резонансной частоте на всем диапазоне частоты вращения электродвигателя.
Исследование механических свойств стали 10 ХСНД после сварки и последующей низкочастотной вибрационной обработки
Изменение напряжеїшй в условиях ішклических знакопеременных нагрузок носит сложный характер и связано со спецификой циклической нестабильности материала. Характер ггиклической нестабильности меняется при увеличении числа циклов нагружения. Результаты различных циклических испытаний сварных соединений- согласно литературным данным, имеют малую степень воспроизводимости, что связано со структурной неоднородностью соединения, наличием дефектов различного происхождения. В связи с этим представляет интерес сравнительное исследование рентгеновских величин искаженности кристаллической решётки, в зависимости от длительности циклического нагружения, в сплошном и сварных образцах. Для увеличения степени воспроизводимости результатов выбрана жёсткая схема нагружения 0 с закреплением одного конца образца.
В качестве материала для исследования использовались образцы 8x20x80 из стали 10ХСНД ГОСТ 19281-89, изготовленные из листа толщиной 8 мм. Сплошные, в состоянии поставки и сварные из того же листа с расположением стыкового шва в центре. Образцы циклически нагружались на резонансном вибраторе системы Б.А. Дроздовского (рис 4.6.1) при- угловой амгагатуде качающейся части, не превышающей 1,6 с симметричным циклом. Частота колебаний подвижной части вибратора составляла 30 Гц.
Рентгеновские исследования проводились на дифрактометре ДРОН-2 в железном Ка - излучении. Для определения микроискажений кристаллической решётки проводили съёмку линии (220)а. Съёмку каждого образца проводили в трех местах по сечению: на поверхности, в середине и промежуточном слое. Съёмку сварных образцов проводили в зоне границы сплавления основного металла и металла шва, также по трем сечениям.
Рентгенографическое исследование сплошного образца (рис. 4.6.2) показало, что с увеличением длительности циклического нагружения происходит увеличение ширины дифракционной линии в поверхностном, промежуточном и в среднем слоях образцов, достигая максимального значения через 20 мин. При этом с увеличением расстояния от середины образца к поверхности уровень максимальных значений увеличивается. Это увеличение свидетельствует о возрастании уровня упругих искажений кристаллической решётки. Дальнейшее увеличение времени нагружения приводит к плавному снижению дифракционной линии с большей интенсивностью в поверхностном слое. Это снижение связано с развитием релаксационных процессов и с восстановлением структуры.
Исследования сварных образцов в зоне границы сплавления показали (рис. 4.6.3), что распределение значений ширины линий также носит экстремальный характер в зависимости от длительности нагружения. Максимальные значения достигаются уже через 10 мин нагружения: в сплошном металле максимум достигается позже - через 20 мин. нагружения. Видимо, это связано с большей степенью искажения кристаллической решётки, вызванной влиянием сварки. После 10 мин нагружения отмечается снижение ширины дифракционной линии, связанное с развитием релаксационных процессов. По сравнению со сплошным металлом это снижение менее интенсивное, поэтому пик максимальных значений сварной структуры выражен менее остро. Значения ширины дифракционной линии сварного соединения в промежуточном и среднем слоях снижаются менее интенсивно. Характер их снижения аналогичен снижению, полученному на образцах сплошного металла.
Исследование сварных образцов до и после проведения циклического нагружения в течение 40 мин (рис. 4.6.3.) показало, что распределение значений ширины линий в поверхностных слоях носит характер с четко выраженным максимумом значений на границе сплавления основного металла и металла шва. Видно, что максимальные значения после циклического нагружения смещаются от границы сплавления в зону основного металла. Смещение максимума от границы сплавления, которую принято считать местом наибольшего скопления сварочных дефектов и концентраторов напряжений, оказывает благоприятное влияние на формирование околошовной структуры.
Таким образом установлено, что при деформации циклическим изгибом сварного образца на первом этапе наблюдается эффект упрочнения до максимального уровня искажения кристаллической решётки. Затем при дальнейшем нагружении, наблюдается эффект разупрочнения, связанный с развитием релаксационных процессов. При нагружении образца сплошного металла также наблюдаются эффекты упрочнения и разупрочнения. При этом как в сварном, так и в сплошном образце уровень упругих искажений кристаллической решётки возрастает от середины к поверхности.
Показано, что пик максимальных упругих искажений в сварном образце более плавный, по сравнению с пиком в сплошном образце. Установлено, что циклическое нагружение положительно влияет на пик максимальных упругих искажений у границы сплавления, сдвигая его в область основного металла. Таким образом, снижается концентрация напряжений у наиболее дефектной зоны сварного соединения. На рис. 4.6.3 и 4.6.4 приведены изменен ширины дифракционной линии в (220) в зависимости от времени циклического нагружения и расстояния от центра сварного шва. С целью определения значений суммаг»"1 макронапряжений исследовали образцы участков сварного шва, зоны термического влияния и основного металла стали 1ОХСНД в различном состоянгіи: №1 - основной металл стали ЮХСНД; №2 - металл зоны термического влияния стагіи ЮХСНД; №3 - металл зоны термического влияния стаіІИ ЮХСНД после термической обработки 330С, выдержка 1,5 часа, охлажденгіе на воздухе. №4 - металл зоны термического влияния стат1И ЮХСНД после термической обработки 510С, выдержка 1,5 часа, охлажденй е на воздухе.
