Способ термической обработки стальных конструкций с концентраторами напряжений Советский патент 1990 года по МПК C21D1/78 

Изобретение относится к термической обработке стали и может быть использовано в машиностроении при изготовлении конструкций судов, работающих при низких температурах.

Цель изобретения - увеличение срока службы конструкций путем повышения хладостойкости стали и создания препятствий распространению трещин от концентратора напряжений.

На чертеже даны схемы обработки по прототипу и по предложенному способу.

На чертеже обозначено: 1 - зона нагрева, ограничивающая концентратор напряжений (спарной шов), 2 - зона нагрева, начинаищаяся от концентратора напряжений (надреза), 3 - зона нагрева, начинающаяся от концентратора напряжений и ограничивающая его

Осуществление местной термической обработки конструкций в локальных зонах, начинающихся or концентраторов

напряжений и ограничивающих их, приводит к созданию барьеров путем возникновения поля сжимающих напряжений. Сжимающие напряжения препятствуют как развитию трещин вследствие резкого снижения уровня растягивающих напряжений и объемности напряженного состояния, так и возникновению трещин из концентраторов напряжений. Это приводит к повышению хладостойкости конструкций.

Из листа толщиной 30 мм стали категории Е40 (марка 10ХСНД) вырезали 18 образцов 30x90x300 мм. На образцах нанесли газом инициирующий надрез на 1/3 по ширине. Затем на образцах на расстоянии 40 мм от конца надреза на- варили сварной иов шириной 10 мм на всю длину образца. Далее образцы делили на партии.

Первую партию образцов обработали по способу-прототипу с нагревом до

ел

со со го

со

220°С зоны 1 сварного шва шириной 10.t2 мм (см. чертеж). Вторую и третью Партии подвергли термообработке по предложенному способу в зонах 1 и 2. Остальные партии образцов обрабатывали по предложенному способу в зоне 3 с изменением температуры нагрева, количества нагревов и времени выдержки. Затем все партии образцов испыты- JQ вали по схеме статического трехточечного изгиба с определением критической температуры хрупкости ТК6.

Результаты испытаний приведены в табл. 1-3.15

Как видно из табл. 1, термообработка по предложенному способу в локальной зоне 2, начинающейся от концентратора напряжений (.надреза), но не ограничивающей его, а также в зо- 20 не 1, ограничивающей концентратор напряжений (сварной шов), но не«начинающейся от него и от другого концентратора напряжений (надреза), не приводит к повышению хладостойкое™ по 25 сравнению с прототипом. Обработка же в зоне 3, начинающейся от концентратора напряжений (надреза) и ограничивающей его, приводит к повышению хладо- стойкости по сравнению с прототипом, з

Снижение хладостойкоети обеспечивается торможением или даже незарождением ее из концентратора напряжений путем создания области сжимающих нанию температуры ТК5 на 5-25°С в зависимости от температуры и количества нагревов, времени выдержки-. Наибольший положительный эффект достигается в диапазоне температур выше A Ci на 30-50°С, однако нагрев выше этой области и ниже ее до температуры Л с,, также приводит к повышению хладостонкости по сравнению с прототипом.

Наиболее существенное повышение хладостойкости наблюдается при небольших выдержках в течение 1-3 мин, а также при 1-2 нагревах. Дальнейшее увеличение времени выдержки и количества нагревов не дает значительного повышения хладостойкости, в то же время повышая трудоемкость обработки и тем самым удорожая ее и соответственно увеличивая стоимость конструкции, обработанной таким образом.

Таким образом, предложенный способ повышает хладостойкость стальных конструкций, что увеличивает надежность конструкций, работающих при низких температурах.

Формула изобретения

Способ термической обработки стальных конструкций с концентраторами напряжений, преимущественно эксплуатируемых при низких температурах, вклю

Изобретение относится к термической обработке стали и может быть использовано в машиностроении при изготовлении конструкции судов, работающих при низких температурах. Цель изобретения - увеличение срока службы конструкций путем повышения хладостойкости стали и создания препятствий распространению трещин от концентраторов напряжений. Сущность изобретения заключается в том, что термическую обработку, включающую многократные нагревы выше AC₁, выдержки и охлаждения осуществлять в локальной зоне, начинающейся от концентратора напряжений и расположенной на пути распространения трещин. 1 ил., 3 табл.

пряжений перед предполагаемым фронтом 35 чающий нагрев до заданной температуры,

ее распространения. Обработка в зонах 1 и 2 не препятствует зарождению и развитию трещин из концентратора напряжений и не приводит к повышению хладостойкости. Точные размеры локаль-40 ной зоны 3 не могут быть ограничены заранее, поскольку зависят ог температуры и количества нагревов, времени выдержки, предела текучести стали. Они

выдержку и охлаждение локальных зон, расположенных в заданном месте по отношению к концентратору напряжений, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы конструкций путем повышения хладостойкости стали и создания препятствий распространению трещин от концентратора напряжений, нагрев, выдержку и охлажмогут быть подобраны в случае необхо- 45 дение осуществляют многократно, при

димости опытным путем для каждой марки стали.

Как видно из табл. 2 и 3, нагрев выше температуры АС, приводит к снижевыдержку и охлаждение локальных зон, расположенных в заданном месте по отношению к концентратору напряжений, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы конструкций путем повышения хладостойкости стали и создания препятствий распространению трещин от концентратора напряжений, нагрев, выдержку и охлажэтом нагрев проводят до температуры выше Ас, в зоне, начинающейся от концентратора напряжений и расположенной на пути распространения трещин.

,1539219

Таблица Влияние выбора зоны нагрева на хладостойкость

Таблица 2 Влияние на хладостойкость температуры и количества нагревов

Таблица 3 Влияние времени выдержки на хладостойкость

Примечание

Температура нагрева 760 и 770°С для стали марок 10ХСНД и 15ГБ соответственно, количество нагревов - 2.

Л

«м

и

S