Structure and mechanical properties of HAZ metal of 10G2FB steel joints after welding and bending cyclic loading
Keywords:
heat-affected zone, the thermal cycle of welding, the metal structure, mechanical propertiesAbstract
Purpose. The structure and properties of the steel may vary, sometimes substantially, by thermal welding cycles. Further changes in the structure parameters of the metal, and therefore its properties occur already during operation of the structures under the influence of external forces. It was necessary to investigate how it happens in the metal heat affected zone of welded joints 10G2FB steel. Methodology. Researches were performed using treated by thermal cycle of welding samples. Structure and its parameters were studied by optical microscopy, and the parameters of the fine structure: the results of studies using the method of transmission electron microscopy. Testing of the samples carried out on the low power fatigue machine with brand UMM-1. Mechanical testing for a static tension and impact bending was carried out using standard samples: type II according to GOST 6996-66 and type IX according to GOST 9454-78. Findings. It is established that as a result of the effect of the welding thermal cycles, providing the cooling rate from 3 to 21°C/s of the metal heat affected zone in the temperature range 600-500°C its structure changes from grained ferrite-pearlite bainite to fine grained bainite. Thereby static parameters of the strength and impact resilience of the metal grow and its plastic properties almost no changed. Essential changes in the mechanical properties of the metal HAZ of 10G2FB steel take place due to the action on metal by the external bending cyclic loading. As the number of load cycles the structure parameters are reduced by 23...40%, and the dislocation density is increased by nearly 1.5 times. It led to an increase of yield strength of the metal by 20...22% and reducing its resistance to brittle fracture nearly 1.6 times. Originality. Broadens understanding about the influence of welding thermal cycles and external bending cyclic loading on the structure and mechanical properties of the HAZ of welded joints of low-alloy structural steels. Practical value. The research results can be used to develop technologies for the manufacture, hardening and repair of metal constructions of 10G2FB steel.
References
Тишаев С. И. Низколегированные стали нового поколения для металлических конструкций / С. И. Тишаев, П. Д. Одесский // Металлы. - 2001. - №6. - С. 56-64.
Tishaev S.I., Odesskij P. D. Nizkolegiro-vannye stali novogo pokolenija dlja metallicheskih konstrukcij [Low-alloy steel of a new generation metal constructions] - Metally, 2001, no.6. pp.56-64.
Ramirez J.E. Characterization of high-strength steel weld metals: chemical composition, microstructure, and nonmetallic inclusions / J.E. Ramirez // Welding J. - 2008. - 87, №3. - P. 65-75.
Ramirez J.E. Characterization of high-strength steel weld metals: chemical composition, microstructure, and nonmetallic inclusions - Welding J., 2008, V.87, no.3, pp.65-75.
Экономнолегированные стали с наномодифи- цированной структурой для эксплуатации в экстремальных условиях / И. В. Горынин, В.А. Малышевский, Е.И. Хлусова и др. // Вопросы материаловедения. - 2008. - №2(54). - С. 719.
Jekonomnolegirovannye stali s nanomodificirovannoj strukturoj dlja jekspluatacii v jekstremal'nyh uslovijah [Economically alloyed steels with nano-modified structure for exploitation in extreme conditions] / I.V. Gorynin, V.A. Malyshevskij, E.I. Hlusova i dr. - Voprosy materialovedenija, 2008, no.2(54),. pp.7-19.
Влияние режимов контролируемой прокатки на структуру и свойства низкоуглеродистой микролегированной стали 10Г2ФБ / В.И. Большаков, Г.Д. Сухомлин, Д.В. Лаухин и др. // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. трудов. - Днепропетровск, 2009. - Вып.48. - Ч.3. - С. 237-242.
Vlijanie rezhimov kontroliruemoj prokatki na strukturu i svojstva nizkouglerodistoj mikrolegirovannoj stali 10G2FB [Influence of modes of controlled rolling on the structure and properties of low carbon microalloyed steel 10G2FB] / V.I. Bol'shakov, G.D. Suhomlin, D.V. Lauhin i dr. // Stroitel'stvo, materialovedenie, mashinostroenie: Sb. nauchn. trudov. - Dnepropetrovsk, 2009, Issue.48, Ch.3. pp.237-242.
Имитация процессов структурообразования в трубных сталях при контролируемой прокатке с ускоренным охлаждением / М.Ю Матросов, А.А. Кичкина, А.А. Ефимов и др. // Металлург. - 2007. - №7. - С. 52-58.
Imitacija processov strukturoobrazovanija v trubnyh staljah pri kontroliruemoj prokatke s uskorennym ohlazhdeniem [Imitation of structure formation processes in the pipe steels at a controlled rolling with accelerated cooling] / M.Ju Matrosov,A.A. Kichkina, A.A. Efimov i dr. - Metallurg, 2007, no.7, pp. 52-58.
Исследование особенностей распада аустенита стали 10Г2ФБ при непрерывном охлаждении / В.И. Большаков, С.В. Иванцов, Г.Д. Сухомлин и др. // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. трудов. - Днепропетровск, 2009. - Вып.48. - Ч.1. - С. 105-109.
Issledovanie osobennostej raspada austenita stali 10G2FB pri nepreryvnom ohlazhdenii [Research of features of austenite decomposition of 10G2FB steel under continuous cooling] / V.I. Bol'shakov, S.V. Ivancov, G.D. Suhomlin i dr. // Stroitel'stvo, materialovedenie, mashinostroenie: Sb. nauchn. trudov. - Dnepropetrovsk, 2009, Issue.48, Ch.1, pp. 105-109.
Brozda J. Weldability evaluation of a modern TMCP steel by using simulation techniques / J. Brozda, M. Zeman // Acta metallugica sinica. - 2000. - Vol.13, №1. - P. 103-111. Brozda J., Zeman M. Weldability evaluation of a modern TMCP steel by using simulation technigues - Acta metallugica sinica, 2000, Vol.13, no.1, pp. 103-111.
Влияние термического цикла сварки на структуру и свойства микролегированных конструкционных сталей / B.А. Костин, Г.М. Григоренко, В.Д. Позняков и др. // Автоматическая сварка. - 2012. - №12. - С. 10-16.
Vlijanie termicheskogo cikla svarki na strukturu i svojstva mikrolegirovannyh konstrukcionnyh stalej [Influence of the thermal cycle of welding on the structure and properties of microalloyed structural steels] / V.A. Kostin, G.M. Grigorenko, V.D. Poznjakov i dr. - Avtomaticheskaja svarka, 2012, no.12, pp. 10-16. http://patonpublishinghouse.com/rus/journals/as/2012/12/02
Горицкий В.М. Диагностика металлов. / В.М. Горицкий- Москва: Металлургиздат, 2004. – 402 с.
Gorickij V.M. Diagnostika metallov. [Diagnostics of metals]- Moskva: Metallurgizdat, 2004, 402 p.
Структурный критерий оценки прочности, пластичности, трещиностойкости металлов, сплавов, композиционных материалов и их сварных соединений / Л.И. Маркашова, Г.М. Григоренко, В.Д. Позняков, Е.Н. Бердникова, Т.А. Алексеенко // Збірник праць IV Міжнародної конференції Механіка руйнування матеріалів і міцність конструкцій (червень 2009, Львів). - Фізико- механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАНУ, Львів-2009. -C.447-451.
Markashova L.I., Grigorenko G.M., Poznjakov V.D., Berdnikova E.N., Alekseenko T.A. Strukturnyj kriterij ocenki prochnosti, plastichnosti, treshhinostojkosti metallov, splavov, kompozicionnyh materialov i ih svarnyh soedinenij [Structural criterion for assessing the strength, ductility, fracture toughness of metals, alloys, composite materials and their welded joints] // Zbirnyk prats IV Mizhnarodnoi konferentsii Mekhanika ruinuvannia materialiv i mitsnist konstruktsii (cherven 2009, Lviv). - Fizyko-mekhanichnyi instytut im. H.V. Karpenka NANU, Lviv-2009, pp.447-451.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Редакція Видання категорично засуджує прояви плагіату в статтях та вживає всіх можливих заходів для його недопущення. Плагіат розглядається як форма порушення авторських прав і наукової етики.
При виявлені у статті більш ніж 25% запозиченого тексту без відповідних посилань та використання лапок, стаття кваліфікується як така, що містить плагіат. У цьому випадку стаття більше не розглядається редакцією, а автор отримує перше попередження.
Автори, в статтях яких повторно виявлено плагіат, не зможуть публікуватися в усіх журналах Видавництва ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури».
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
