ДЕФОРМАЦИЯ ЛЮДЕРСА В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ

Рассматривается процесс упругопластического перехода в сварных образцах из малоуглеродистой стали. Использованы два способа ручной дуговой сварки плавящимся электродом: традиционный стационарной дугой и импульсная сварка с контролируемым тепловложением. Показано, что по получаемым структурным характеристикам и механическим свойствам оба способа идентичны. В обоих случаях наблюдается растянутый упругопластический переход путем зарождения и распространения полос Чернова–Людерса. Однако в зависимости от способа сварки он реализуется по разным сценариям. При использовании традиционной сварки стационарной дугой в  нагружаемом образце зародыш полосы Чернова–Людерса формируется в наплавленном металле сначала в виде диффузных областей локализации деформации, которые заполняют шов и переводят его в пластически деформированное состояние. Подвижные фронты полосы окончательно оформляются в зонах термического влияния и переходят в основной металл. Скорости фронтов и их морфология идентичны характеристикам фронтов в однородных объектах из аналогичной стали. В случае применения импульсной дуговой сварки зарождение полос Чернова–Людерса происходит на удалении от сварного шва у захватов нагружающего устройства. До зон термического влияния морфология и скорости фронтов соответствуют данным для основного металла. На границе сплавления фронт останавливается и формирует зародыш новой полосы, который прорастает в металл шва. Эта новая полоса сначала переводит в деформированное состояние наплавленный металл, а затем создает подвижный фронт в противоположной зоне термического влияния. Скорости фронтов в наплавленном и  основном металлах отличаются на порядок. Сварной шов детерминирует процесс зарождения полос Чернова–Людерса. Предложено объяснение разных сценариев упругопластического перехода в зависимости от способа сварки. При использовании традиционного способа сварки стационарной дугой в зонах термического влияния локальные дальнодействующие напряжения значительно выше, чем в основном металле, поэтому здесь как релаксационный процесс происходит зарождение полосы. В случае использования импульсной дуговой сварки эти напряжения выше в основном металле, где и происходит зарождение полос Чернова–Людерса. Полученные результаты могут быть использованы для обоснования параметров испытания теплоэнергетического оборудования.

1. Гладков Э.А., Кузнецов П.С., Бродягин В.Н., Копотева Е.Н., Шолохов М.А., Алешин Н.П. Импульсные технологии управления каплепереносом при MIG/MAG сварке // Сварка и диагнос­тика. 2014. № 3. С. 43 – 47.

2. Князьков В.Л., Князьков А.Ф. Повышение эффективности ручной дуговой сварки трубопроводов. – Кемерово: изд. КузГТУ, 2008. – 104 с.

3. Rezinskikh V.F., Zlepko V.F. Shtromberg Yu.Yu. The main require­ments for the control of metal heat power equipment // Thermal Engineering. 1999. Vol. 46. No. 5. P. 8 – 20.

4. Клюев В.В. Деградация диагностики безопасности. – М.: Издательский дом «Спектр», 2012. – 128 с.

5. Cottrell A.H. Dislocations and plastic flow in crystals. – Oxford: Oxford University Press, 1953. – 260 p.

6. Mazière M., Luisb C., Maraisa A., Foresta S., Gaspérini M. Expe­rimental­ and numerical analysis of the Lüders phenomenon in simple shear // International Journal of Solids and Structures. 2017. Vol. 106-107. P. 305 – 314.

7. Plekhov O.A., Naimark O.B., Saintier N., Palin-Luc T. Elastic-plastic­ transition in iron: Structural and thermodynamic features // Technical Physics. 2009. Vol. 54. No. 8. P. 1141 – 1146.

8. Beardsmore D.W., Quinta da Fonseca J., Romero J., English C.A., Ortner S.R., Sharples J., Sherry A.H., Wilkes M.A. Study of Luders phenomena in reactor pressure vessel steels // Materials Science and Engineering. 2013. A588. P. 151 – 166.

9. Стали и сплавы. Марочник: Справочное издание / В.Г. Сорокин, М.А. Геврасьев, В.С. Палеев, И.В. Геврасьева, С.Я. Палева; науч. ред. В.Г. Сорокин, М.А. Геврасьев. – М.: «Интермет Инжиниринг», 2001. – 608 с.

10. Смирнов А.Н., Козлов Э.В., Ожиганов Е.А., Абабков Н.В., Князьков В.Л. Влияние степени деформации сварных соединений углеродистых сталей на структурно-фазовое состояние и поля внутренних напряжений // Сварка и диагностика. 2016. № 3. С. 25 – 28.

11. Гадалов В.Н., Захаров И.С., Крюков В.А., Батурин Л.В. Металлография с атласами микроструктур металлов, сплавов, покрытий и сварных соединений. – Курск: изд. Курского государственного технического университета, 2004. – 479 с.

12. Gorbatenko V.V., Danilov V.I., Zuev L.B. Plastic Flow Instability: Chernov–Lüders Bands and the Portevin–Le Chatelier Effect // Technical Physics. 2017. Vol. 62. No. 3. P. 395 – 400.

13. Лившиц Л.С., Хакимов А.Н. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений. – М.: Машиностроение, 1989. – 336 с.

14. Трефилов В.И., Моисеев В.Ф., Печковский Э.П. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов. – Киев: Наукова думка, 1989. – 256 с.

15. Freudental A.M., Geiringer H. The Mathematical Theory of Inelas­tic Continuum. – In book: Elasticity and Plasticity. Encyclopedia of Physics. Vol. 3. – Berlin: Springer, 1958. P. 229 – 443.

16. Zuev L.B. Autowave mechanics of plastic flow of solids // Phys. of Wave Phenom. 2012. Vol. 20. P. 166 – 173.

17. Ploskov N.A., Danilov V.I., Zuev L.B., Zavodchikov A.S., Bolo­tina I.O., Orlova D.V. Evolution of strain localization autowaves in a zirconium alloy and evaluation of plasticity margin in a rolling area // Journal of applied mechanics and technical physics. 2012. Vol. 53. No. 4. P. 611 – 615.

18. Murav’ev T.V., Zuev L.B., Acoustic emission during the develop­ment of a Lüders band in a low-carbon steel // Technical Physics. 2008. Vol. 53. No. 8. P. 1094 – 1098.

19. Popova N., Nikonenko E., Koneva N., Kozlov E., Smirnov A., Ozhi­ganov E., Structure and phase composition on deformed heat-affected zone on the weld ST3. – In book: AIP Conference Proceedings, 13 Ser. “Prospects of Fundamental Sciences Development, PFSD-2016: Proceedings of XIII International Conference of Students and Young Scientists”. 2016. P. 030006.

20. Popova N.A., Nikonenko E.N., Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Budovs­ kikh E.A., Raikov S.N., Kapralov E.V., Vashuk E.S. Structure and properties of wearresistant weld deposit formed on martensitic steel using the electric-arc method // Advanced Materials Research. 2014. Vol. 1013. P. 194 – 199.