500

Рис. 7.5. Влияние температуры и длительности выдержки на Уг6о (см- цифры; у кривых) низколегированной стали, содержащей 0,4% С, 0,8% Мп, 0,65% Сг, 1,25% №: I ступенчатый термический цикл 183]

критическую температуру хрупкости низколегированной стали показано на рис. 7.5. На основе анализа подобного рода кривых было предложено выявлять склонность металла к проявлению отпускной хрупкости посредством ступенчатого охлаждения. Наиболее распространенным является режим ступенчатого охлаждения фирмы СЕБСТ: нагрев со скоростью 60°С/ч до 593 °С, выдержка в течение 1 ч, охлаждение со скоростью 5,5 °С/ч до 537 "С, выдержка в течение 15 ч, охлаждение со скоростью 5,5° С/ч до 523° С, выдержка в течение 24 ч, охлаждение со скоростью 5,5 °С/ч до 496 °С, выдержка в течение 60 ч, охлаждение со скоростью 3 °С/ч до 468 °С, выдержка в течение 125 ч, охлаждение со скоростью 3 °С/ч до 316 °С и охлаждение до нормальной температуры на спокойном воздухе.

Степень охрупчивания металла в результате такой термообработки оценивают параметром ТЕР, характеризующим смещение критической температуры хрупкости \чБ0 или условной критической температуры хрупкости У^0в7, определяемым по ударной вязкости КСУ = 0,67 МДж/м2 [83]:

ТЕР = У0.да + 1,бДми(7.11)

где - У£;6?+0- ° - у%;£,

здесь У$,67+С' ° и У/5,'б7 — условные температуры перехода в хрупкое состояние, определенные соответственно после и до ступенчатого охлаждения по указанному выше режиму.

Условием достаточной сопротивляемости металла тепловому охрупчиванию считается ТЕР ; 38 °С.

Влияние термообработки по режиму ступенчатого охлаждения на критическую температуру хрупкости хромомолибденовых сталей показано ниже:

1 Сг—0,5 Мо

Угбо в исходном состоянии,

°С. 5-15

У*ьо после ступенчатого охлаждения, °С . 0-5-10

\'40 в исходном состоянии,

"С. -504-25

\ftso после ступенчатого охлаждения, °С .04-75

1,25 Cr—0,5 Mo 2,25 Cr—1 Mo

04-20 5 Cr—0,5 Mo

O-î-15

04-60

9 Cr—1 Mo —54-0 54-10

Сопротивляемость сталей отпускной хрупкости зависит как от содержания Cr и Мо в составе стали, так и их соотношения. Наименее склонны к отпускной хрупкости стали типа 1 Cr— 0,5 Mo, 1,25 Cr —0,5 Mo и 9 Cr—1Мо. Стали типа 2,25 Cr— i'Mo, 3 Cr — 1 Mo и 5 Cr—0,5 Mo обнаруживают повышенную склонность к отпускной хрупкости.

Современные представления о механизме отпускной хрупкости, основанные на данных исследований с применением метода оже-спектроскопии, связывают с процессами зернограничной сегрегации вредных примесей (Р, Sn, Sb, As) и, как следствие, со снижением когезивной прочности границ зерен, сменой внутризерен-ного механизма разрушения межзеренным. Причем степень отрицательного влияния на сопротивление металла отпускной хрупкости вредных примесных элементов в околошовном участке ЗТВ выше, чем в основном металле, из-за укрупнения зерна аустенита и резкого уменьшения вследствие этого удельной поверхности границ зерен.

Отрицательное влияние примесных элементов усиливается о увеличением в составе стали марганца и кремния. Условие обеспечения сопротивления металла отпускной хрупкости учитывается фактором Ватанабе:

/ = (Mn + Si) (Р + Sn); -10* 200 %.(7.12Í

Фактор Брускато предложен для оценки сопротивления отпускной хрупкости металла шва:

X = (ЮР + 5Sb + 4Sn + As) • 100 25 ррт *. (7.13)

В работе [83] оценивали склонность к отпускной хрупкости образцов-имитаторов околошовного участка ЗТВ сварных соединений стали типа 1,25 Сг—0,5 Мо. После имитации термических циклов сварки образцы подвергали двум режимам последующей термообработки: отпуск при 675 °С, отпуск при 720 °С. Затем образцы подвергали выдержке при температурах эксплуатации 500 и 550 °С, изменяя время выдержки от 500 до 2000 ч, а потом определяли критическую температуру хрупкости Ví50. Часть образцов подвергали ступенчатому охлаждению до выдержки при температурах эксплуатации, а затем определяли VY50. Результаты испытаний представлены в табл. 7.3.

Выбирая рациональный режим последующей термообработки, можно существенно снизить склонность металла к отпускной хрупкости.

Наряду с явлением отпускной хрупкости сталей, которую определяют по снижению ударной вязкости или повышению критической температуры перехода в хрупкое состояние после длительной выдержки образцов в температурном интервале отпускной хрупкости, различают хрупкость металла в условиях ползу-

* Part per million.