свариваемой стали превышает 70 %, то при совпадающей интенсивности охлаждения твердость металла в участке неполной перекристаллизации ЗТВ оказывается выше, чем в сварных соединениях закаленно-отпущенной стали.

5.9. ВЛИЯНИЕ ТЕРМОЦИКЛИРОВАНИЯ НА СТАДИИ ОХЛАЖДЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКОГО ЦИКЛА СВАРКИ

Одним из эффективных средств воздействия на процессы структурообразования является термоциклическая обработка. Применительно к сварным соединениям она выполняется, как правило, с дополнительным нагревом после сварки. Между тем термоциклическая обработка, совмещенная с процессом сварки, позволяет достигнуть положительного результата непосредственно в процессе сварки. Для практической реализации такого подхода наиболее благоприятны виды сварки с повышенным тепловложе-нием, когда в свгрном соединении аккумулируется значительное количество теплоты, как, например, при ЭШС. В этом случае реализацию совмещенного со сварным процессом термоциклиро-вания можно обеспечить посредством периодического сопутствующего охлаждения в сочетании с автоподогревом, т. е. осуществить термоимпульсное воздействие.

Термические циклы, имитирующие процессы ЭШС и термо-циклирования образцов термоупрочненной стали 12ХНЗА пока-

600

200

20

40 60 80100

кОО Г, с

Рис. 5.15. Диаграмма анизотермического превращения (---) аустенита

в околошовном участке ЗТВ сварных соединений термоупрочненной стали 12ХНЗА и имитируемые термические циклы ( — ) ЭШС по общепринятой технологии (Г) и с РТЦ (2—5):

" 'шах = 1350 °С- = 6° С = 16" С »800-500 = °-5 °С/с: 2-5 --' шах = = 1350 "С, X' = 25 с, х" = 70 с. и„,„-»оо — соответственно 10, 8, 18 и 10 "С/с

заны на диаграмме анизотермического превращения аустенита 1 (рис. 5.15).

В цикле 1 структура ферритно-бейнитная (»15 % Ф, 50 % Бв, 35 % £н)' грубозернистая. Выделения карбидов отмечаются преимущественно по границам кристаллов феррита. В цикле 2 структура бейнитно-мартенситная (»45 % ББ, 45 %БЮ 5 % М, 5 % А ост)- Карбиды расположены как внутри, так и по границам кристаллов бейнитного феррита.

После охлаждения металла со скоростью ю80о-5оо = 80 °С/с до температуры ниже Мя на 20 °С осуществлено термоциклирование в интервале температур бейнитного превращения аустенита (цикл 3). Число циклов изменяли от 1 до 3. Данный режим термического воздействия оказывает наиболее значительное влияние на структуру металла исследуемого участка ЗТВ сварного соединения. Резко повышается дисперсность карбидов и однородность их распределения, исчезают поля структур но-свободного феррита в структуре металла. Достигнутый результат является следствием интенсификации протекания ряда процессов. При охлаждении металла до температуры ниже Мв на 20 "С в результате сдвиговых процессов, сопутствующих мартенситному превращению, и вследствие различия объемов у и «-фаз возникают значительные напряжения на межфазных границах и, как следствие, происходит фазовый наклеп остаточного аустенита и бейнитного феррита. Резко повышается плотность дефектов кристаллического строения, которые при последующем нагреве в область температур бейнитного превращения становятся дополнительными центрами зарождения этой структурной составляющей. Повышенная плотность дефектов дислокационного типа способствует увеличению интенсивности диффузии атомов углерода, легирующих элементов и способствует однородности их распределения в матрице. Одновременно протекают процессы отпуска мартенсита. Повторный цикл нагрева и охлаждения в данном интервале температур способствует накоплению указанных положительных изменений в структуре металла. Высокая степень однородности и дисперсности структуры достигается уже после двух циклов нагрева и охлаждения.

Выбор режима, соответствующего термоциклированию, должен осуществляться с учетом интенсивности охлаждения металла при сварке. Если термический цикл позволяет предотвратить фер-ритное превращение и обеспечить распад аустенита с образованием бейнита, мартенсита и остаточного аустенита (« 20 % М и преимущественно £н), то уже при однократном повышении температуры до tmax = Бв + 100 °С и последующем охлаждении достигаются высокая дисперсность и однородность структуры.

* Исследования проведены совместно с Н. И. Афониной.