Рис. ZJ. Влияние Ч^ОО-БОО иа структуру (о) и W60 (б) металла околошовного участка ЗТВ сварных соединений сталей = 1350 °С, т' = = 45 с, т" = 80 с):

/ — ЮГ2ФР до отпуска; 2 и 3 — 10Г2ФР после отпуска соответственно при 600 и 700 °С; 4 — 20ЮЧ после отпуска при 650 °С; 5 — 16ГС после отпуска при 650 °С; 6 — 09Г2С после отпуска при 660 °С; 3'—6' — основной металл; I—VI — области диаграммы с относительно однородной структурой(Мп и Afp —

мартенсит пластинчатый и реечный, /7Т и /7Гр — перлит тонко-и грубопластинчатый; Фи, Фв и Фп — феррит соответственно игольчатый, вндма нштеттовый и полиэдрический)

Кристаллы бейнитного феррита, расположенные перпендикулярно к направлению движения трещины, препятствуют ее распространению, тогда как продольно расположенные кристаллы не сдерживают ее роста. Трещины, образовавшиеся в неметаллических включениях, распространяются в матрицу.

При последующем отпуске в бейнитно-мартенситной структуре выделяются дисперсные карбиды, а карбиды, имеющиеся в бей-ните, коагулируют. Одновременно резко снижается плотность дислокаций и возрастает их способность к скольжению при деформации металла. Отмеченное способствует сохранению сопротивления металла хрупкому разрушению на относительно высоком уровне в области Па (рис. 7.1, а), а в области 116 оно несколько снижается вследствие повышения неоднородности распределения карбидной фазы и неблагоприятного строения а-фазы в верхнем бейните.

Траектория трещины не ориентирована относительно бывших пакетов мартенсита и бейнита, так как ее определяют включения и карбиды, выделившиеся и скоагулированные в структуре при отпуске.

В области /У/ гетерогенность структуры возрастает за счет появления ферритной составляющей. В результате последующего отпуска при температуре 650—700 °С образуется смесь структур отпущенного мартенсита, бейнита и игольчатого феррита. В пределах реек мартенсита расположены субзерна, которые вытянуты преимущественно вдоль реек и в поперечном направлении ограничены границами бывших реек, ширина которых 0,1--0,4 мкм.

Анализ угольных реплик со шлифов подтверждает, что структура металла образована в результате сдвигового превращения аустенита. Пачки кристаллитов вытянуты вдоль одного.и того же 130

направления. Вместе g тем наблюдаются протяженные области шлифа, слабо травящиеся в спиртовом растворе азотной кислоты, которые соответствуют крупным кристаллам игольчатого феррита. Размер их, выявляемый на угольных репликах со шлифов, достигает 2.2±0,7 мкм.

Поверхность хрупких вон изломов образована фасетками хрупкого внутризеренного скола, а вязких — ямками. Размер фасеток хрупкого скола 4,0±1,7 мкм, что существенно меньше размера зерна феррита (83,0±6,9 мкм) и тем более бывшего зерна аустенита (175 мкм). Размер фасеток скола,-граничащих непосредственно с зоной вязкого разрушения, также существенно меньше размера ферритного и бывшего аустенитного зерен. Размер хрупких микротрещин практически равен размеру крупных кристаллов игольчатого феррита. Границы этих кристаллов, а также развитая субструктура бывших пакетов реек мартенсита и бейнита обусловливают торможение и существенное уменьшение скачка хрупкой трещины при ее распространении.

При охлаждении с т№0_в00 = гп, распад аустенита сопровождается образованием структуры со следующим среднестатистическим составом: ~Л0 % М, ~70 % Б, ~20 % Ф. Металл околошовного участка ЗТВ сварных соединений со структурой указанного состава как до отпуска, так и после отпуска при оптимальных температурах, не уступает по сопротивлению хрупкому разрушению основному металлу.

Исследования, проведенные на стали 16ГМЮЧ, показали, что при т800_в00 = 100 с (т800_в00 тп) в бывшем аустенитном зерне образуются при охлаждении три-четыре пакета бейнита. Размер пакетов бейнита 60,6±1,7 мкм, ширина реек 1,8±0,2 мкм, расстояние между карбидами 3,4±0,3 мкм. С увеличением интенсивности охлаждения и при сокращении т800_Б00 до 25 с (т800_Б00 тп) и размеров пакетов бейнита до 60 мкм ширина реек уменьшается до 0,95±0,17 мкм, а расстояние между карбидами —до 2,0±0,1 мкм.

Если при т800_БОО = 600 с карбиды выделяются преимущественно по границам ферритных кристаллов, т. е. после диффузионного перераспределения углерода, что свидетельствует об образовании Верхнего беЙНИта, то при т8(ш_в00, раВНОМ 100 и 25 g,

они выделяются и внутри ферритных реек, и в структуре возрастает содержание нижнего бейнита.

Анализ характеристик вязкого разрушения под надрезом Ударного образца показал, что средний размер ямок dn во всех случаях превышает среднее пространственное расстояние / между карбидами. Например, при т800_в00 = 25 с отношение djl = 2,2. При последующем отпуске djl возрастает до 3,2 за счет уменьшения d„ до 2,1 мкм и / до 0,66 мкм. Характерно, что при т800_в00 = = 100 с djl меньше и влияние отпуска проявляется не столь значительно (djt = 1,4 до отпуска, djl — 1,8 после отпуска). Отмеченное обстоятельство связано с наличием в структуре Maps'131