Рис. 7.2. Электронные фрактограммы поверхностей разрушения металла околошовного участка ЗТВ сварных соединений стали 16ГМЮЧ до (а, б) и после (е, г) отпуска утж = 1350 °С, т' = 25 с, т" = 75 с)

тенсита и более высоким содержанием нижнего бейнита при

Т800-Г00 = 25 с.

Анализ электронных фрактограмм поверхностей разрушения стандартных образцов, испытанных на ударную вязкость в зоне отрыва на расстоянии 2—4 мм от дна надреза (рис. 7.2), свидетельствует о реализации квазихрупкого механизма разрушения. Для фасеток транскристаллитного скола характерен ручьистый узор, образовавшийся при слиянии в единую поверхность раздела микротрещин, развившихся в параллельных плоскостях. Примерно 18— 25 % фасеток транскристаллитного скола окружены вязкими прослойками с ямочным строением излома. По данным рентгеноспектрального исследования с помощью микроанализатора Superprobe — 733 инициаторами крупных пор диаметром 3—5 мкм являются сульфиды железа и марганца.

Последующий отпуск при 650 °С металла околошовного участка ЗТВ стали 16ГМЮЧ (т800_500 = 25 с) со структурой нижнего бейнита практически не изменяет ширины реек. Однако при этом сокращается расстояние между карбидами от 2,0+0,1 до 0,66± ± 0,12 мкм, оно становится меньше ширины реек бейнитного феррита. Характерно, что при этом пропорционально умень-132

шается размер единичного скачка микротрещины и на 30—40 °С снижается критическая температура хрупкости V /во. Существенным является то обстоятельство, что в каждом пакете бейнита имеет место изменение плоскости транскристаллитного скола, и чем меньше ^вио-Боо. тем многократнее это изменение. Этот вывод следует из рассмотрения отношения размеров фасеток транскристаллитного скола йс и пакетов реек бейнита ів. При сокращении т800_воо от 100 до 25 с отношение (1с1йъ уменьшается в 4 раза (от 0,4 до 0,1).

Выполненный анализ микромеханизма разрушения и результаты количественной, оптической и электронной металлографии позволили определить оптимальный для низкоуглеродистых и низколегированных сталей состав структуры металла шва и околошовного участка ЗТВ сварных соединений, при котором уровень их показателей сопротивления разрушению приближается к уровню соответствующих характеристик основного металла 173]." Установлено, что такая структура должна представлять собой ферритно-бейнитно-мартенситную смесь с ограниченным (до 30 %) содержанием мартенсита. Для реализации такой структуры необходимо, чтобы длительность охлаждения металла в процессе сварки т800_Б00 была меньше уровня характеристической длительности тп, определенного экспериментально или по формуле (5.7).

Источниками хрупкого разрушения сварных конструкций являются, как правило, различного рода концентраторы напряжений типа трещин. В этой связи большое значение приобретают показатели, характеризующие способность материала препятствовать стабильному и нестабильному распространению трещин. В соответствии с положениями механики разрушения, развитыми на основе идей Гриффитса — Ирвина, сопротивление хрупкому разрушению характеризуется коэффициентом интенсивности напряжений /Сі, значение которого в зависимости от уровня номинальных напряжений о и длины трещины / в бесконечной пластине определяется по формуле

Кг = а-/їй.(7.4)

При переходе к другим схемам в формулу вводится поправочный коэффициент /к:

Кх = оуПЛЫ.(7-5)

Стабильное разрушение переходит в нестабильное (неконтролируемое) при условии Кг Кс или Кг Кю, где Кс и Кіс — критические коэффициенты интенсивности напряжений соответственно при плоском напряженном состоянии и в условиях плоской деформации.

Концепция критического раскрытия трещины базируется на предположении о том, что переход от стабильного разрушения к нестабильному происходит в том случае, если смещение противоположных берегов (раскрытие б) трещины достигает опре-