На стадии охлаждения рост зерна аустенита резко замедляется. Так, в интервале 1300—1100°С, ниже которого рост зерна практически прекращается, размер зерна при термических циклах 1 и 2 увеличивается не более чем в 1,5 и 1,1 раза соответственно.

Отмеченные закономерности роста зерна аустенита проявляются и для сталей других марок (кроме сталей, микролегированных церием). В сопоставимых условиях воздействия двух термических циклов, различающихся параметрами нагрева и охлаждения, проявляется склонность зерен сталей к росту, что предопределяется их химическим составом. При термическом цикле 1 по степени уменьшения интенсивности роста зерна аустенита на стадии нагрева, оцениваемому отношением ^шах/^п. стали располагаются в следующем порядке: 12ХМ, 14Х2ГМР, 14Х2ГМРБ, 16ГС, 10Г2ФР, 20ЮЧ, при термическом цикле 2 порядок следующий: 12ХМ. 14Х2ГМР, 10Г2ФР, 14Х2ГМРБ, 20ЮЧ, 16ГС.

Как видно, для всех исследованных сталей, кроме сталей, микролегированных церием, характерен резкий рост зерна на стадии нагрева. На стадии охлаждения рост зерна аустенита у всех исследованных сталей, кроме 20ЮЧ и 16ГМЮЧ, резко замедляется. По данным Ю. И. Рубенчика, церий вытесняет примеси с границ зерен и связывает их в труднорастворимые субмикроскопические выделения СеБ, которые, оседая на поверхности границ зерен, сдерживают их рост. По-видимому, отмеченное явление препятствует интенсивному росту зерна аустенита до ^шах = 1250° С при цикле 2 и до 1350 СС при термическом цикле 1, однако в дальнейшем на стадии нагрева вблизи области максимальной температуры 1350 СС (термический цикл 1) и в особенности на стадии охлаждения (термические циклы 1, 2) интенсивность роста зерна аустенита резко возрастает. Стали, микролегированные церием, характеризуются максимальным значением параметра йк среди рассматриваемых сталей.

Значение ЛЛк/Айптах свидетельствует о степени роста зерна аустенита на отдельных стадиях термических циклов. Для многих сталей отношение А(1к/Айтах возрастает при переходе от 2-го к 1-му термическому циклу. Рост отношения Л^л/Д^тах, характе-ризующего тенденцию к незавершенности процесса роста зерна аустенита на стадии нагрева, зависит от химического состава стали и термического цикла сварки. Если для углеродистой стали 20ЮЧ Д^к/Д^гаах увеличивается от 1 до 5 при переходе от 2-го к 1-му термическому циклу, то для легированной карбидообра-зующими элементами стали 14Х2ГМРБ это значение изменяется от 0,11 до 0,26.

Как было показано ранее, размер зерна аустенита влияет как на кинетику его распада при охлаждении (см. рис. 5.10), так и на дисперсность продуктов превращения, т. е. элементов конечной структуры. Результаты соответствующих исследований, проведенных на стали 16ГМЮЧ, представлены в табл. 6.6. Из табл. 6.6

Примечание. В числителе приведены размеры элементов структуры до отпуска, в знаменателе после отпуска в течение 2 ч при 650 °С.

видно, что дисперсность элементов бейнитной структуры предопределяется двумя факторами. Во-первых, размером зерна аустенита к началу у—а-перехода и интенсивного охлаждения в процессе распада аустенита. Например, при т800_500 = 600 с, ш800_БОО = = 0,5 °С/с и условном диаметре зерна аустенита й7 = 280 мкм средний размер пакетов бейнита 101 ± 3,6 мкм. В бывшем аусте-нитном зерне образуется в среднем семь пакетов бейнита. Уменьшение диаметра аустенитного зерна до 120 мкм в результате сокращения ссвдо 100 с способствует уменьшению числа пакетов бейнита в бывшем аустеиитном зерне и повышению дисперсности ферритных реек. Так, при Чцоо-ш = Ю0 с, йу800_500 = 3 °С/с размер пакета бейнита с1б = 60,6±1,7 мкм. Дальнейшее повышение скорости охлаждения (до 12 сС/с) существенно не изменяет число пакетов бейнита в бывшем аустенитном зерне и их размеры. Однако при этом значительно повышается дисперсность элементов внутренней структуры пакетов бейнита. Увеличение шт)_ъоо от 3,0 до 12 °С/с способствует уменьшению ширины реек ферритных кристаллов примерно в 2 раза и сокращению расстояния между карбидами от 3,4 ±0,3 до 2,0±0,1 мкм.

Соответствующее влияние размера зерна аустенита на внутри-зеренную дисперсность конечной структуры иллюстрируется данными табл. 6.6.

Таким образом, определение изменения размера зерна аустенита под воздействием термического цикла сварки является важной задачей в современном металловедении сварки сталей. Наряду с экспериментальными в последние годы получили развитие и аналитические методы ее решения [89, 91Ц.

Характеристики элементов структуры металла околошовного участка ЗТВ сварных соединении стали 16ГМЮЧ