Рис. 5.7. Диаграммы анизотермического превращения аустенита тер-моупрочненной стали 10Г2ФР при вун = 6-5-8*С/с:

-— околошовннй

участок; ----участок неполной перекристаллизации ЗТВ

600

zoo

0,Z 0,4 1 2 Ч 6 10 Z0 Ш0100 Г, ч

Первая область — околошовный участок g пониженным сб^ противлением хрупкому разрушению, tmax = £пл — 1350 °С. Вторая область — разупрочненный участок, соответствующий интервалу tmax — Ас3 — Асг или Асх — toaT в зависимости от системы легирования стали.

В этой связи были изучены особенности кинетики фазовых превращений аустенита применительно к указанным участкам сварных соединений термоупрочненной стали 10Г2ФР.

На рис. 5.7 приведены анизотермические диаграммы превращения аустенита стали 10Г2ФР для двух участков ЗТВ с ^гаах = 1350 °С и fmax = 880 °С. При сравнении диаграмм видно, что аустенит высокотемпературного участка характеризуется большей устойчивостью. Соответствующие кривые на диаграмме смещаются при переходе от низкотемпературного к высокотемпературному участку ЗТВ в область больших длительностей ф и пониженных температур. Так, температура, соответствующая началу появления перлита, при распаде аустенита высокотемпературного участка равна 665 °С, а низкотемпературного участка— 730 °С. Изменяются и-значения характеристических скоростей охлаждения, соответствующих началу появления в структуре избыточного феррита шф и перлита шп,Для высокотемпературного участка шф = 15 °С/с, wu = 25 °С/с, а на низкотемпературном участке феррит и перлит обнаруживаются во всем диапазоне изменения исследованных скоростей охлаждения. Неоднородность аустенита в наибольшей степени выражена в межкритическом температурном интервале. Она существенно зависит от интенсивности нагрева. Повышение температуры нагрева выше температуры критической точки Ас3 способствует выравниванию твердого раствора по содержанию химических элементов. Однако при этом начинает

проявляться влияние размера зерна на кинетику фазовых превращений аустенита, который при термическом цикле ЭШС оказывается значительно большим, чем при термическом цикле АДС.

Анализ структурных диаграмм стали 10Г2ФР показывает, что при одинаковой интенсивности нагрева и охлаждения металлу участков ЗТВ с неодинаковой максимальной температурой нагрева характерна различная степень структурной неоднородности. По мере перехода от высокотемпературного к низкотемпературному участку ЗТВ в структуре возрастает содержание избыточного феррита. Так, для металла околошовного участка с ^шах = Л350 °С значения характеристических скоростей охлаждения, при которых предотвращается появление феррита, составляет .12 и 30 ''С/с (соответственно при кн, равной 6 и 12 °С/с), а для" участка с £тах == 1000 °С соответственно 30 и 50 °С/с. Для участка с ^шах = 900 °С выделение структурно-свободного феррита наблюдается и при скоростях охлаждения, превышающих 100 °С/с. В связи с этим, если в условиях электрошлаковой сварки при скорости охлаждения 15 °С/с содержание в структуре бейнита и перлита равно 100 %, то в участке с Тшах «г 900 °С, кроме бейнита и перлита в количестве 60 %, в структуре отмечается содержание феррита до 40 %.

Для ограничения содержания структурно-свободного феррита эффейивто^повышёние скорости охлаждения, ,в особенности в интервале температур выделения этой фазы $Ю0—700 °С). Например, в участке ЗТВ с £тах = 1000 °С при увеличении скорости охлаждения с 4 до 30—60 °С/с количество феррита уменьшается с 60—80 до 0 %.

При анализе влияния максимальной температуры нагрева в межкритическом интервале температур на р -- сс-превращение следует учесть кинетику образования аустенита при нагреве и степень его неоднородности по содержанию углерода и легирующим элементам. Как показано в работе [16 ] на примере ряда марок низколегированных сталей, концентрация углерода в аустените при температуре, соответствующей 20 % образованию аустенита, в сталях 10Г2С1 и(17Г1С составляет 0,5—0,7 % С, Ликролегиро-рование ванадием и'бором (стали марок 10Г2Ф иЦбГФР) снижает концентрацию углерода в аустените до 0,45 %, причем влияние указанных химических элементов на концентрацию углерода уменьшается по мере увеличения доли у-фазы при увеличении ^пих и прекращается при соотношении а- и у-фаз 1:1. При указанном соотношении а- и у-фяз в сталях 10Г2, 10Г2Ф и 09Г2С концентрация углерода в аустените составляет 0,25 %, а в сталях 16ГФР и 17ГС — 0,35—0,4 %. В работе [16] также показано, что при выдержке в течение 3 мин при максимальной температуре нагрева, соответствующей образованию 20 % у-фазы, содержание углерода в аустените стали 17ГС составляет 0,65 %, стали 10Г1Ф — 0,55 %, стали 16ГФР — 0,5 %. Увеличение выдержки при указанной температуре до 10 мин уменьшает содержание