Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование структуры, фазового состава, свойств зернистого бейнита и технологии его формирования в сварных соединениях и в металлопрокате для сварных конструкций Иванайский Александр Анатольевич

Исследование структуры, фазового состава, свойств зернистого бейнита и технологии его формирования в сварных соединениях и в металлопрокате для сварных конструкций
<
Исследование структуры, фазового состава, свойств зернистого бейнита и технологии его формирования в сварных соединениях и в металлопрокате для сварных конструкций Исследование структуры, фазового состава, свойств зернистого бейнита и технологии его формирования в сварных соединениях и в металлопрокате для сварных конструкций Исследование структуры, фазового состава, свойств зернистого бейнита и технологии его формирования в сварных соединениях и в металлопрокате для сварных конструкций Исследование структуры, фазового состава, свойств зернистого бейнита и технологии его формирования в сварных соединениях и в металлопрокате для сварных конструкций Исследование структуры, фазового состава, свойств зернистого бейнита и технологии его формирования в сварных соединениях и в металлопрокате для сварных конструкций Исследование структуры, фазового состава, свойств зернистого бейнита и технологии его формирования в сварных соединениях и в металлопрокате для сварных конструкций Исследование структуры, фазового состава, свойств зернистого бейнита и технологии его формирования в сварных соединениях и в металлопрокате для сварных конструкций Исследование структуры, фазового состава, свойств зернистого бейнита и технологии его формирования в сварных соединениях и в металлопрокате для сварных конструкций Исследование структуры, фазового состава, свойств зернистого бейнита и технологии его формирования в сварных соединениях и в металлопрокате для сварных конструкций
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Иванайский Александр Анатольевич. Исследование структуры, фазового состава, свойств зернистого бейнита и технологии его формирования в сварных соединениях и в металлопрокате для сварных конструкций : дис. ... канд. техн. наук : 05.03.06 Барнаул, 2006 176 с. РГБ ОД, 61:07-5/1203

Содержание к диссертации

Введение

1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ И МЕХАНИЗМЕ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ СТРУКТУР В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ НИЗКОЛЕГИРО-ВАННЫХСТАЛЯХБЕЙНИТНОГО КЛАССА 12

1.1 Состояние вопроса по теме работы 12

1.2 Строение, кинетика и механизм формирования промежуточных структур 14

1.3 Промежуточные структуры зернистой морфологии и условия их формирования в прокате и в сварных соединениях 16

1.4 Физико-механические свойства сварных соединений низкоуглеродистых сталей с прОхМежуточными структурами зернистой морфологии 18

1.5 Свариваемость сталей бейнитиого класса в зависимости от состояния карбидной фазы в прокате 21

1.6 Выбор исходной структуры проката и технологии сфероидизи-

рующей термической обработки для сварных конструкций 24

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 31

2.1 Материалы для проведения исследований 31

2.2 Методика проведения исследований 33

2.3 Определение механических свойств 35

2.4 Методы исследования структуры 37

2.5 Методика количественной обработки результатов 38

3 ПРИРОДА ПРОМЕЖУТОЧНОГО РАСПАДА АУСТЕНИТА НА МЕЗОФЕРРИТ И ЗЕРНИСТЫЙ БЕЙНИТ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХИЗКОЛЕГИРОВАННЫХСТАЛЕЙ... 47

3.1 Общая структура зоны термического влияния сварного соединения из низкоуглеродистых низколегированных сталей бейнитного класса 47

3.2 Ожидаемый скоростной диапазон образования зернистого беинита при сварке в низкоуглеродистых низколегированных сталях на основе анализа термокииетических диаграмм 52

3.3 Экспериментальное определение диапазона скоростей образования зернистого бейнита на примере сварки стали 24Х2НАч 57

3.4 Фазовый состав зернистого бейнита и его структурные состав ляющие в зоне термического влияния сварного соединения 68

3.4.1 Остаточный аустенит и его морфологические составляющие в зоне термического влияния сварного соединения 68

3.4.2 Карбидная фаза зернистого бейнита в зоне термического влияния сварного соединения 74

3.4.3 Морфологические составляющие альфа-фазы на участке полной перекристаллизации зоны термического влияния сварного соединения 80

3.4.4 Объемные доли структурных составляющих бейнита зернистой морфологии на участке полной перекристаллизации околошовной зоны сварного соединения и распределение микротвердости по фазам 89

3.5 Дефектная структура фазовых составляющих зернистого бейни та 95

3.6 Условия формирования структуры зернистого бейнита при сварке низкоуглеродистых низколегированных сталей бейнитного класса 101

3.7 Выводы по главе 106

4. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ СО СТРУКТУРОЙ ЗЕРНИСТОГО БЕЙНИТА И ВЛИЯНИЕ ИСХОДНОГО СОСТОЯНИЯ СВАРИВАЕМОГО МЕТАЛЛА НА СОПРОТИВЛЕНИЕ РАЗРУШЕНИЮ 107

4.1 Исследование физико-механических свойств зоны термического влияния сварного соединения 107

4.2 Исследование влияния погонной энергии на хладостойкость сварных соединений низкоуглеродистых низколегированных сталей бей-нитного класса 113

4.3 Влияние исходного структурного состояния металла па хладостойкость зоны сплавления стали 24Х2НАч..., 117

4.4 Выводы по главе 122

5 ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ЗЕРНИСТОГО БЕЙНИТА В МЕТАЛЛОПРОКАТЕ ДЛЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ СЕВЕРНОГО ИСПОЛНЕНИЯ 124

5.1 Теоретические расчеты и экспериментальное определение критической скорости закалки на зернистый бейнит в зависимости от толщеныи условий теплообмена на поверхности металлопроката 125

5.1.1 Теоретические расчеты скорости охлаждения сердцевины проката 125

5.1.2 Экспериментальная проверка теоретических расчетов скорости охлаждения сердцевины проката 137

5.2 Сравнительные исследования влияния исходной структуры стали на процесс сфероидизации при отпуске 139

5.3 Разработка режимов сфероидизирующей термической обработки проката для сварных конструкций со структурой бейнита зернистой морфологии 146

5.4 Влияние исходной структуры бейнита зернистой морфологии на распределение карбидных частиц при отпуске стали 151

5.6 Выводы по главе 5 156

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 157

ЛИТЕРАТУРА 160

ПРИЛОЖЕИЕ 171

Введение к работе

Актуальность темы: Накопленный опыт изготовления сварных конструкций ответственного и особо ответственного назначений из высокопрочных сталей бейнитного класса убедительно показал перспективность и эффективность их применения. В настоящее время предложено большое число марок указанных сталей, которые выпускаются по ГОСТ 19281-89 и по специальным техническим условиям.

Вместе с тем, совершенно очевидно, что комплекс необходимых технологических и эксплуатационных свойств сварных конструкций из сталей этого класса может быть обеспечен только при условии формирования наиболее благоприятной общей и тонкой структуры как в сварном соединении, так и в основном металле.

Работами Б.И. Медовара, Н.Н. Прохорова, Э.Л. Макарова, Б.А. Мовчана, Л.С. Лившица, В.Г. Федорова, Б.С. Касаткина, В.Ф. Грабина, А.С. Астафьева, A.M. Макара, В.Д. Садовского, В.М. Счастливцева, А.П. Гуляева, Э. Гудремона, Н. Узуки, Е. Ридалла и другими авторами установлено, что по сравнению с игольчатыми структурами, такими как мартенсит, верхний или нижний бейнит, структуры зернистой морфологии с глобулярной карбидной фазой, являются более предпочтительными как с точки зрения технологичности и свариваемости стали, так и ее надежности в эксплуатации, особенно в условиях низких климатических температур. Опыт производства сварных соединений ответственного и особо ответственного назначения показывает, что чаще всего их разрушение происходит по линии сплавления в зоне термического влияния. Поэтому, задача получения в зоне термического влияния сварного соединения из высокопрочных сталей бейнитного класса не игольчатых промежуточных структур, а структур зернистой морфологии, является весьма актуальной.

Получению благоприятного сочетания прочности, пластичности и вязкости, хорошей свариваемости, повышению сопротивляемости

образованию холодных трещин в околошовной зоне способствует исходная структура проката, сформированная либо сфероидизирующим отжигом, либо закалкой и отпуском на зернистый перлит. Однако, данные технологии трудоемки, энергозатратны, так как требуют применения дополнительных операций по предотвращению коробления при закалке и длительных выдержек при отпуске-отжиге.

В этой связи представляет практический интерес изыскание возможности упрощения технологии получения проката со структурой зернистого перлита (прокат третьей категории по ГОСТ 6713-91) за счет формирования в нем исходной промежуточной структуры зернистой морфологии после охлаждения от температуры окончания горячей прокатки, что значительно сократит себестоимость сварных конструкций. При этом учитывалось, что наличие в зернистом бейиите карбидной фазы глобулярной формы ускорит процесс сфероидизации на зернистый перлит при отпуске.

Естественно, чтобы управлять структурообразованием как при сварке сталей бейнитного класса, так и при производстве металлопроката для сварных конструкций, необходимо полное понимание закономерностей промежуточного распада аустенита на мезоферрит и зернистый бейнит.

Существующая в настоящее время теория бейнитного превращения не в состоянии удовлетворительно объяснить ряд экспериментальных фактов, наблюдаемых при распаде аустенита на зернистый бейнит в интервале температур промежуточного превращения в условиях непрерывного охлаждения. Имеющиеся немногочисленные публикации отечественных и зарубежных авторов, посвященные изучению фазовых превращений аустенита на зернистый бейнит, не полностью раскрывают причины его образования, а некоторые заключения о формировании промежуточной структуры зернистой морфологии в сварных соединениях и металлопрокате сделаны на основе данных оптической микроскопии и косвенных, а не прямых доказательств, которые не могут быть интерпретированы

7 однозначно. Такая ситуация сложилась вследствие достаточно сложного

характера процессов структурообразования в области бейнитного

превращения и влияния на эти процессы разнообразных факторов.

Учитывая , изложенное, представляется необходимым и целесообразным проведение комплексных исследований общей и тонкой структуры, фазового состава и морфологических особенностей зернистого бейнита и на этой основе уточнения условий его формирования в сварных соединениях из низкоуглеродистых низколегированных сталей под действием термических циклов сварочной дуги, а также в металлопрокате для сварных конструкций.

Настоящая работа выполнена в рамках гранта президента в поддержку молодых ученых (грант МК-4318.2004.8), а также в соответствии с программами хоздоговорных тем с промышленными предприятиями и фирмами Алтайского региона (темы №17-03; 14-99 2004...2006 г.)

Цель работы: Повышение физико-механических свойств сварных конструкций путем формирования структуры зернистого бейнита.

Для достижения указанной цели в настоящей работе были поставлены следующие задачи:

изучить общую и тонкую структуру, фазовый состав и морфологические особенности зернистого бейнита и на этой основе уточнить условия его формирования в сварных соединениях под действием термических циклов сварочной дуги;

опытным путем оценить механические свойства сварных соединений со структурой мезоферрита и зернистого бейнита и выявить связь между исходной структурой свариваемого металла и сопротивляемостью разрушению сварных швов;

определить температурно-временные условия получения зернистого бейиита и продуктов его распада при отпуске в металлопрокате для сварных конструкций.

8 Научная новизна: Установлены закономерности происхождения и

условия образования мезоферрита и зернистого бейнита в околошовной зоне

сварных соединений низкоуглеродистых низколегированных сталей

бейнитного класса. Показано:

промежуточная структура зернистой морфологии есть продукт распада аустенита в условиях непрерывного охлаждения и по своему строению представляет собой многофазную композицию, состоящую из различных морфологических альфа-, гамма- фаз и карбидов преимущественно округлой формы;

основную долю карбидной фазы составляет карбид хрома (РеСг)2зС6. Карбиды глобулярной формы образуются благодаря наличию дефектов кристаллического строения, возникающих в переохлажденном аустените под воздействием напряжений, сопровождающих фазовое гамма-альфа превращение;

образование в околошовной зоне карбида хрома из аустенита при его распаде в промежуточной области - не специфический процесс, а процесс, подчиняющийся общим закономерностям теории фазовых превращений. Установлено, что на начальных стадиях распада аустенита в верхнем температурном интервале промежуточной области на границах фазовой перекристаллизации имеет место диффузионное перераспределение как атомов углерода, так и атомов металлических элементов. В результате на фронте перекристаллизации часть аустенита (его отдельные зерна) оказывается обогащенной как по углероду, так и по карбидообразующим элементам (например, хромом в хромо-никелевых сталях). Из аустенита такого состава и происходит выделение глобулярных спецкарбидов хрома типа Ме2зС(,. Обедненный низкоуглеродистый аустенит затем претерпевает диффузионный гамма-альфа распад с образованием мезоферрита зернистой морфологии;

показано, что структура зернистого перлита, образовавшаяся в результате сфероидизирующей термической обработки бейнита зернистой

морфологии, наиболее эффективно препятствует росту зерна аустенита и

образованию закалочных игольчатых структур в околошовной зоне сварного соединения.

Практическая значимость: На основе диаграмм термокинетического распада переохлажденного аустенита разработаны рекомендации по определению скоростного диапазона, интервала погонных энергий и режимов сварки, при которых будет происходить образование мезоферрита и зернистого бейнита в околошовной зоне сварных соединений низкоуглеродистых низколегированных сталей беЙпитиого класса.

Теоретически рассчитаны и экспериментально определены критические скорости закалки на зернистый бейнит металлопроката для сварных конструкций в зависимости от его толщины и условий теплообмена на поверхности.

Объяснен механизм формирования однородного по структуре бейнита зернистой морфологии и даны рекомендации по его термической обработке на зернистый перлит.

На уровне изобретения разработан способ ускоренной сфероидизирующей термической обработки (приоритетная справка № 2006118596 от 29.05.2006 г.), позволяющий сформировать в прокате структуру, обеспечивающую высокий комплекс физико-механических свойств околошовной зоны сварного соединения.

Реализация результатов работы: Результаты проведенных исследований использовались при разработке технологии сварки установки для колонкового бурения в ОАО «Алтайгеомаш». Разработанная технология позволила получать зернистый бейнит в околошовной зоне сварного соединения. Это обеспечило требуемую хладостойкость сварного соединения непосредственно после сварки без применения дополнительных технологических приемов.

10 Основные положения, выносимые на защиту:

результаты исследований закономерностей происхождения и условий образования промежуточных структур зернистой морфологии;

результаты исследований ' тонкой структуры бейнита зернистой морфологии, формирующегося в околошовной зоне сварных соединений низкоуглеродистых низколегированных сталей бейнитного класса;

результаты исследований механических свойств сварного соединения со структурой зернистого бейнита и влияние исходного состояния свариваемого металла на сопротивление разрушению;

экспериментальные данные о влиянии исходной структуры стали на процесс сфероидизации при отпуске, позволяющие значительно сократить затраты на производство сварных конструкций.

Апробация работы: Основные положения работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях: Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь» (г, Барнаул, 2004), Международная научно-практическая конференция «Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечпо-штамповочного производств» (г. Барнаул, 2003; 2004; 2005), Всероссийская научная конференция молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (г. Новосибирск, 2006), Международная научно-практическая конференция «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития» (г. Одесса, 2005), Третья международная молодежная научно-техническая конференция «Молодежь России - науке будущего» (г. Ульяновск, 2006), научно-практическая конференция «Барнаул на рубеже веков: итоги, проблемы, перспективы» (г. Барнаул, 2005).

По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе одна статья в журнале «Металловедение и термическая обработка металлов», статья в журнале «Обработка металлов» и статья в журнале «Ползуновскии вестник». Подана заявка на изобретение «Способ сфероидизирующей

термической обработки» и получена приоритетная справка № 2006118596 от 29.05.2006 г.

Работа выполнена на кафедре «Малый бизнес и сварочное производство» Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползу нова под руководством кандидата технических наук, профессора Чепрасова Дмитрия Петровича. Автор считает своим приятным долгом выразить ему сердечную благодарность за постоянную помощь и внимание при выполнении работы.

Приношу искреннюю благодарность заведующему кафедрой «Малый бизнес и сварочное производство» академику Международной академии наук (МАИ) ВШ, челену-корреспопденту Академии инженерных наук (АИН) РФ, Заслуженному деятелю науки и техники РФ, лауреату ленинской премии, доктору технических наук, профессору Радченко Василию Григорьевичу, а также доктору физико-математических наук Демьянову Борису Федоровичу за ценные указания и консультации по отдельным разделам работы.

Автор благодарит научных сотрудников кафедры и университета Иванайского Е.А., Свищенко В.В., Тимошенко В.П., Шабалина В.Н., Пильберга СБ., Клюеву Н.В, за помощь в подготовке и проведении ряда экспериментов, а также активное участие в обсуждении результатов работы на научно-технических семинарах механико-технологического факультета.

Состояние вопроса по теме работы

Накопленный опыт изготовления сварных конструкций ответственного и особо ответственного назначений из высокопрочных сталей бейнитного класса убедительно показал перспективность и эффективность их применения [22, 23, 28, 32, 81]. Такие стали достигают предела прочности до 1000 - 1100 П/мм и являются достаточно технологичными при изготовлении сварных конструкций по сравнению со сталями мартен ситно го класса. Получение бейнитной структуры обеспечивается легированием стали карбидообразующимн элементами, которые вводятся в современные бейнитные стали [22,23, 81].

В настоящее время предложено большое число марок стали бейнитного класса, которые выпускаются по ГОСТ 19281-89 и по специальным техническим условиям. Вместе с тем, совершенно очевидно, что комплекс необходимых технологических и эксплуатационных свойств сварных конструкций из сталей этого класса может быть обеспечен только при условии формирования наиболее благоприятной общей и тонкой структуры как основного металла, так и сварного шва [28, 34, 109].

Работами многих авторов было установлено [42, 15, 99, 106, 105], что по сравнению с игольчатыми структурами, такими как мартенсит, верхний или нижний бейнит, структуры зернистой морфологии являются более предпочтительными как с точки зрения технологичности и свариваемости стали, так и ее надежности в эксплуатации.

Поэтому актуальным становится вопрос получения как в прокате, так и в сварном соединении, не игольчатых промежуточных структур, а бейнитных структур зернистой морфологии. Цель исследований заключалась в целенаправленном получении бейнита зернистой морфологии за счет управления кинетикой распада аустенита при выполнении сварных швов и производства проката. Для решения поставленной цели применительно к задачам производства сварных конструкций ответственного и особо ответственного назначений необходимо, прежде всего, изучить строение и условия формирования структуры зернистого бейнита в прокате, разработать технологические основы получения проката, обеспечивающие нужные физико-механические и технологические свойства, в том числе хорошую свариваемость. Для получения хорошей свариваемости сталей необходимо, чтобы параметр углеродного эквивалента был меньше С-, 0,45% [28]. Кроме того, по мнению ряда авторов [41, 55, 13], исходная структура проката с глобулярной формой цементита, благоприятно влияет на свариваемость стали и сопротивление сварных соединений хрупкому разрушению.

Накопленные знания практически не касались вопросов формирования промежуточных бейнитных структур зернистой морфологии. Не касались вопросов целесообразности и перспективности применения проката с исходной структурой зернистого бейнита для получения после сфероидизирующей обработки наиболее высокого комплекса механических свойств и лучшую свариваемость в реальных сварных конструкциях. Поэтому, исходя из изложенного выше, разработка технологических основ получения проката высокопрочных свариваемых конструкционных сталей бейнитного класса зернистой морфологии, а также технологии их использования при изготовлении сварных конструкций является актуальной задачей, решение которой позволит повысить эксплуатационные свойства сварных конструкций и значительно сократить их стоимость.

Материалы для проведения исследований

Основными материалами для проведения исследований были выбраны низкоуглеродистые низколегированные стали бейнитного класса промышленных плавок с содержанием углерода от 0.1% до 0.3 % вес. и суммарным содержанием легирующих элементов до 4.0%. Химический состав сталей приведен в таблице 2.1, 2.2.

Выбор данных сталей обусловлен двумя факторами. С одной стороны -это стали бейнитного класса. Предварительный анализ диаграмм термокинетического распада аустенита в этих сталях показал, что в зависимости от интенсивности теплообмена как в прокате, так и в сварном шве после окончания сварки, следует ожидать получение структуры мезоферрита и зернистого бейнита.

С другой стороны - именно эти стали, обладающие удовлетворительной свариваемостью вследствие низкого углеродного эквивалента, широко применяются при изготовлении сварных конструкций ответственного назначения для опасных технических устройств в котлостроении, в нефтедобывающей промышленности, в мостовых конструкциях, в конструкциях грузоподъемных механизмов, в буровой технике и др.

При автоматической сварке под слоем флюса стыковых сварных соединений применяли сварочные проволоки Св-08ХНМ, Св-ЮНМА и сварочный флюс АН-47. Сведения о сварочных материалах представлены в таблице 2.3.

Условия формирования структуры мезоферрита и зернистого бейнита, в зависимости от теплообмена на поверхности образцов, изучались на полосовом прокате толщиной то 6 до 10 мм при его непрерывном охлаждении от температуры аустенизации. Теплообмен на поверхности проката изменялся от 13.4 Вт/(см2х"С) до 461.5 Вт/(см2хС) и регулировался применением различных охлаждающих сред. Данная методика, хотя и не полностью соответствовала процессам, протекающим при распаде аустенита в реальном прокате, т.е. она не учитывала роль пластической деформации в этом процессе, однако, в первом приближении давала возможность оценить скоростной диапазон термокинетического распада аустенита на мезоферрит, зернистый бейнит и на другие продукты промежуточного превращения.

Температуры нагрева и скорости охлаждения контролировались зачеканеными в, центре пластины термопарами. С помощью двух координатных потенциометров записывалась полная кривая охлаждения. По точкам перегиба определялась температура начала и конца распада аустенита, а затем по методикам [21, 88] производился расчет как мгновенной скорости охлаждения в интервале температур минимальной устойчивости аустенита для данной марки стали, так и в интервале скоростей фазовых превращений. Полученные кривые охлаждения наносились на диаграммы терм о кинетического распада аустенита стали и вместе с металлографическими и другими методами определялся скоростной диапазон формирования мезоферрита и зернистого бейнита.

Общая структура зоны термического влияния сварного соединения из низкоуглеродистых низколегированных сталей бейнитного класса

Исследования общей структуры зернистого бейнита с помощью оптической микроскопии, наблюдаемой в ОШЗ сварных соединений, проводились на трех марках стали:

Теплостойкая сталь с низким (С = 0,13%) содержанием углерода марки 12Х1МФ;

Автоматическая сварка под слоем флюса данных сталей выполнялась на таких режимах, при которых в ОШЗ имел место распад аустенита в промежуточной области.

Типичные микроструктуры зернистого бейнита на участке полной перекристаллизации ЗТВ приведены на рисунке 3.1. Методом специального травления границ [75] было установлено, что размер действительного аустенитного зерна на участке полной перекристаллизации ЗТВ соответствовал №8-9 (ГОСТ 5639-82). Влияние перегрева и величины аустенитного зерна на формирование структуры зернистого бейнита в сварном шве в данной диссертационной работе не рассматривалось, так как на данном этапе это не входило в задачи исследования.

Анализ полученных структур показывает, что в ее основе преобладают полиэдрические зерна бейнитной альфа-фазы светлой окраски. Отдельные темные участки на микрофотографиях представляют собой механическую смесь альфа-фазы, в которой присутствуют, как будет показано ниже, отличающиеся по размерам, неравномерно распределенные карбидные включения. По предложению главного редактора журнала «Металловедение и термическая обработка металлов» профессора Б.А. Прусакова полиэдрические зерна бейнитной альфа-фазы светлой окраски целесообразно называть мезоферритом, имея ввиду, что в отличие от доэвтектоидного феррита, который формируется в области перлитного превращения, мезоферрит образуется в диапазоне температур между «перлитным» носиком диаграммы превращений и линией Мн., линией начала распада аустенита на мартенсит.

Наличие в структуре исследуемых сталей значительного количества зернистой, а не перистой или игольчатой как в случае верхнего или нижнего бейнита, добейнитной альфа-фазы (мезоферрита) обуславливает глобулярный характер строения околошовной зоны, глобулярный (зернистый) характер структур, формирующихся при непрерывном охлаждении сварного соединения в верхней части промежуточной области. Внешне данные структуры (рисунок 3.1) похожи на феррито-перлитные, формирующиеся в исследуемых сталях при распаде аустенита по диффузионному механизму, но в действительности отличаются от них, как будет показано в последующих разделах данной главы, фазовым составом и морфологией. В феррито-перлитных структурах, получаемых при диффузионном распаде аустенита, отсутствует зернистый бейнит -механическая смесь альфа-фазы и глобулярных карбидов. Это обусловлено кинетическими особенностями перлитного и промежуточного превращений.

Выполненные замеры микротвердости отдельных структурных составляющих при нагрузке на ипдепторе 0,05 Н показали, что мезоферритные кристаллы (обозначенные на рисунке 3.1 буквой «М») имеют практически одинаковую микротвердость в пределах 176...220 ед., не зависимо от состава стали. Отдельные кристаллы светлой окраски, незначительные по размеру и имеющие четко выраженные границы, обозначены на рисунке 3.1 буквой «А», показывали микротвердость от 220 до 250 ед. По нашим предположениям это кристаллы остаточного аустенита. Кристаллы темной окраски - механическая смесь альфа-фазы и карбидов, имеют твердость порядка 290...320 ед. Кроме отмеченных выше, в структуре стали наблюдались кристаллы темной окраски с микротвердостью порядка 550..590 ед. Очевидно, это кристаллы мартенсита, образовавшиеся при охлаждении части аустенита ниже температуры Мн.

Похожие диссертации на Исследование структуры, фазового состава, свойств зернистого бейнита и технологии его формирования в сварных соединениях и в металлопрокате для сварных конструкций