автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Исследование структуры, фазового состава, свойств зернистого бейнита и технологии его формирования в сварных соединениях и в металлопрокате для сварных конструкций

На правах рукописи

Иванайский Александр Анатольевич

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ, ФАЗОВОГО СОСТАВА, СВОЙСТВ ЗЕРНИСТОГО БЕЙНИТА И ТЕХНОЛОГИИ ЕГО ФОРМИРОВАНИЯ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ И В МЕТАЛЛОПРОКАТЕ ДЛЯ СВАРНЫХ

КОНСТРУКЦИЙ

Специальность 05.03.06 «Технологии и машины сварочного производства»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Барнаул, 2006

Работа выполнена в Алтайском государственном техническом университете им. И.И.Ползунова.

Научный руководитель - кандидат технических наук, профессор

Чепрасов Д.П.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Радченко М.В.

кандидат технических наук, доцент Советченко Б.Ф.

Ведущее предприятие - ОАО «Алтайский научно-исследовательский

диссертационного совета Д 212.004.01 при Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова (АлтГТУ) по адресу: 656038, Россия, г. Барнаул, пр. Ленина, 46.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Алтайского государственного технического университета им. И.И.Ползунова

Автореферат разослан /МЯ^ООб г.

Ваш отзыв на автореферат (в одном экземпляре, заверенный гербовой печатью) просим направлять в адрес Университета на имя ученого секретаря совета.

Ученый секретарь

институт технологии машиностроения».

на заседании

диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Актуальность темы: Накопленный опыт изготовления сварных конструкций ответственного и особо ответственного назначений из высокопрочных сталей бейнитного класса убедительно показал перспективность и эффективность их применения. В настоящее время предложено большое число марок указанных сталей, которые выпускаются по ГОСТ 19281-89 и по специальным техническим условиям.

Вместе с тем, совершенно очевидно, что комплекс необходимых технологических и эксплуатационных свойств сварных конструкций из сталей этого класса может быть обеспечен только при условии формирования наиболее благоприятной общей и тонкой структуры как в сварном соединении, так и в основном металле.

Работами Б.И. Медовара, H.H. Прохорова, Э.Л. Макарова, Б.А. Мов-чана, J1.C. Лившица, В.Г. Федорова, Б.С. Касаткина, В.Ф. Грабина, A.C. Астафьева, A.M. Макара, В.Д. Садовского, В.М. Счастливцева, А.П. Гуляева, Э. Гудремона, Н. Узуки, Е. Ридалла и другими авторами установлено, что по сравнению с игольчатыми структурами, такими как мартенсит, верхний или нижний бейнит, структуры зернистой морфологии с глобулярной карбидной фазой, являются более предпочтительными как с точки зрения технологичности и свариваемости стали, так и ее надежности в эксплуатации, особенно в условиях низких климатических температур. Опыт производства сварных соединений ответственного и особо ответственного назначения показывает, что чаще всего их разрушение происходит по линии сплавления в зоне термического влияния. Поэтому, задача получения в зоне термического влияния сварного соединения из высокопрочных сталей бейнитного класса не игольчатых промежуточных структур, а структур зернистой морфологии, является весьма актуальной.

Получению благоприятного сочетания прочности, пластичности и вязкости, хорошей свариваемости, повышению сопротивляемости образо- „ ванию холодных трещин в околошовной зоне способствует исходная структура проката, сформированная либо сфероидизирующим отжигом, либо закалкой и отпуском на зернистый перлит. Однако, данные технологии трудоемки, энергозатраты, так как требуют применения дополнительных операций по предотвращению коробления при закалке и длительных выдержек при отпуске-отжиге.

В этой связи представляет практический интерес изыскание возможности упрощения технологии получения проката со структурой зернистого перлита (прокат третьей категории по ГОСТ 6713-91) за счет формирования в нем исходной промежуточной структуры зернистой морфологии после охлаждения от температуры окончания горячей прокатки, что значительно сократит себестоимость сварных конструкций. При этом учитывалось, что наличие в зернистом бейните карбидной фазы глобулярной формы ускорит процесс сфероидизации на зернистый перлит при отпуске.

Естественно, чтобы управлять структурообразованием как при сварке сталей бейнитного класса, так и при производстве металлопроката для

сварных конструкций, необходимо полное понимание закономерностей промежуточного распада аустенита на мезоферрит и зернистый бейнит.

Существующая в настоящее время теория бейнитного превращения не в состоянии удовлетворительно объяснить ряд экспериментальных фактов, наблюдаемых при распаде аустенита на зернистый бейнит в интервале температур промежуточного превращения в условиях непрерывного охлаждения. Имеющиеся немногочисленные публикации отечественных и зарубежных авторов, посвященные изучению фазовых превращений аустенита на зернистый бейнит, не полностью раскрывают причины его образования, а некоторые заключения о формировании промежуточной структуры зернистой морфологии в сварных соединениях и металлопрокате сделаны на основе данных оптической микроскопии и косвенных, а не прямых доказательств, которые не могут быть интерпретированы однозначно. Такая ситуация сложилась вследствие достаточно сложного характера процессов структурообразования в области бейнитного превращения и влияния на эти процессы разнообразных факторов.

Учитывая изложенное, представляется необходимым и целесообразным проведение комплексных исследований общей и тонкой структуры, фазового состава и морфологических особенностей зернистого бейнита и на этой основе уточнения условий его формирования в сварных соединениях из низкоуглеродистых низколегированных сталей под действием термических циклов сварочной дуги, а также в металлопрокате для сварных конструкций.

Настоящая работа выполнена в рамках фанта президента в поддержку молодых ученых (грант МК-4318.2004.8), а также в соответствии с программами хоздоговорных тем с промышленными предприятиями и фирмами Алтайского региона (темы №17-03; 14-99 2004...2006 г.)

Цель работы: Повышение физико-механических свойств сварных конструкций путем формирования структуры зернистого бейнита.

Для достижения указанной цели в настоящей работе были поставлены следующие задачи:

1) изучить общую и тонкую структуру, фазовый состав и морфологические особенности зернистого бейнита и на этой основе уточнить условия его формирования в сварных соединениях под действием термических циклов сварочной дуги;

2) опытным путем оценить механические свойства сварных соединений со структурой мезоферрита и зернистого бейнита и выявить связь между исходной структурой свариваемого металла и сопротивляемостью разрушению сварных швов;

3) определить температурно-временные условия получения зернистого бейнита и продуктов его распада при отпуске в металлопрокате для сварных конструкций.

Научная иовнзна: Установлены закономерности происхождения и условия образования мезоферрита и зернистого бейнита в околошовной

зоне сварных соединений низкоуглеродистых низколегированных сталей бейнитного класса. Показано:

- промежуточная структура зернистой морфологии есть продукт распада аустенита в условиях непрерывного охлаждения и по своему строению представляет собой многофазную композицию, состоящую из различных морфологических альфа-, гамма- фаз и карбидов преимущественно округлой формы;

- основную долю карбидной фазы составляет карбид хрома (РеСг)2зС6. Карбиды глобулярной формы образуются благодаря наличию дефектов кристаллического строения, возникающих в переохлажденном аустените под воздействием напряжений, сопровождающих фазовое гамма-альфа превращение;

— образование в околошовной зоне карбида хрома из аустенита при его распаде в промежуточной области - не специфический процесс, а процесс, подчиняющийся общим закономерностям теории фазовых превращений. Установлено, что на начальных стадиях распада аустенита в верхнем температурном интервале промежуточной области на границах фазовой перекристаллизации имеет место диффузионное перераспределение как атомов углерода, так и атомов металлических элементов. В результате на фронте перекристаллизации часть аустенита (его отдельные зерна) оказывается обогащенной как по углероду, так и по карбидообра-зующим элементам (например, хромом в хромо-никелевых сталях). Из аустенита такого состава и происходит выделение глобулярных спецкарбидов хрома типа Ме2зС6. Обедненный низкоуглеродистый аустенит затем претерпевает диффузионный гамма-альфа распад с образованием мезо-феррита зернистой морфологии;

— показано, что структура зернистого перлита, образовавшаяся в результате сфероидизирующей термической обработки бейнита зернистой морфологии, наиболее эффективно препятствует росту зерна аустенита и образованию закалочных игольчатых структур в околошовной зоне сварного соединения.

Практическая значимость; На основе диаграмм термокинетического распада переохлажденного аустенита разработаны рекомендации по определению скоростного диапазона, интервала погонных энергий и режимов сварки, при которых будет происходить образование мезоферри-та и зернистого бейнита в околошовной зоне сварных соединений низкоуглеродистых низколегированных сталей бейнитного класса.

Теоретически рассчитаны и экспериментально определены критические скорости закалки на зернистый бейнит металлопроката для сварных конструкций в зависимости от его толщины и условий теплообмена на поверхности.

Объяснен механизм формирования однородного по структуре бейнита зернистой морфологии и даны рекомендации по его термической обработке на зернистый перлит.

На уровне изобретения разработан способ ускоренной сфероидизи-рующей термической обработки (приоритетная справка № 2006118596 от 29.05.2006 г.), позволяющий сформировать в прокате структуру, обеспечивающую высокий комплекс физико-механических свойств околошовной зоны сварного соединения.

Реализация результатов работы: Результаты проведенных исследований использовались при разработке технологии сварки установки для колонкового бурения в ОАО «Алтайгеомаш». Разработанная технология позволила получать зернистый бейнит в околошовной зоне сварного соединения. Это обеспечило требуемую хладостойкость сварного соединения непосредственно после сварки без применения дополнительных технологических приемов.

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты исследований закономерностей происхождения и условий образования промежуточных структур зернистой морфологии;

- результаты исследований тонкой структуры бейнита зернистой морфологии, формирующегося в околошовной зоне сварных соединений низкоуглеродистых низколегированных сталей бейнитного класса;

результаты исследований механических свойств сварного соединения со структурой зернистого бейнита и влияние исходного состояния свариваемого металла на сопротивление разрушению;

экспериментальные данные о влиянии исходной структуры стали на процесс сфероидизации при отпуске, позволяющие значительно сократить затраты на производство сварных конструкций.

Апробация работы: Основные положения работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях: Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь» (г. Барнаул, 2004), Международная научно-практическая конференция «Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производств» (г. Барнаул, 2003; 2004; 2005), Всероссийская научная конференция молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (г. Новосибирск, 2006), Международная научно-практическая конференция «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития» (г. Одесса, 2005), Третья международная молодежная научно-техническая конференция «Молодежь России - науке будущего» (г. Ульяновск, 2006), научно-практическая конференция «Барнаул на рубеже веков: итоги, проблемы, перспективы» (г. Барнаул, 2005).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе одна статья в журнале «Металловедение и термическая обработка металлов», статья в журнале «Обработка металлов» и статья в журнале «Ползуновский вестник».

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы из 111 наименований, приложения, в котором представлен акт промышленного внедрения работы.

Диссертация изложена на 172 страницах машинописного текста с 54 рисунками и 10 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проведен анализ отечественной и зарубежной литературы, посвященной исследованиям механизма бейнитного превращения в сварных соединениях и прокате, изучению физико-механических свойств формирующихся структур, а так же современным способам термической обработки, обеспечивающим формирование зернистых структур в стали. Установлено, что промежуточные бейнитные структуры зернистой морфологии в околошовной зоне сварного соединения приводят к формированию более выгодного комплекса механических свойств по сравнению с промежуточными игольчатыми структурами и мартенситом.

Тем не менее, имеющиеся немногочисленные публикации не дают полных сведений о закономерностях строения бейнита зернистой морфологии. Как в отечественной, так и в зарубежной литературе отсутствуют сведения о тонкой структуре зернистого бейнита, морфологических составляющих фаз, характере, форме и составе карбидных включений, дефектности кристаллического строения. Некоторые выводы о формировании зернистого бейнита как в сварных швах, так и в металлопрокате для сварных конструкций, основаны на косвенных, а не на прямых доказательствах.

Анализ имеющихся литературных данных также показывает, что механические свойства околошовной зоны сварного соединения в значительной мере зависят от исходной структуры металла проката для сварных конструкций. Подчеркивается преимущество использования проката со структурой зернистого перлита при изготовлении ответственных и особо ответственных сварных конструкций. Однако, в большинстве случаев, эти сведения разрознены и касаются узкого круга конкретных сталей. В данных работах не даются однозначные ответы о преимуществах какого-либо способа получения такого вида проката. Известные способы имеют ряд недостатков, которые сдерживают массовое производство проката для сварных конструкций со структурой зернистого перлита в виду их низкой технологичности, энергозатратности и высокой стоимости.

По результатам литературного обзора были выбраны указанные выше цель и задачи исследований.

Во второй главе обоснован выбор сталей бейнитного класса с содержанием углерода до 0,3% и суммарным содержанием легирующих

элементов до 4%. Описаны методики экспериментов, металлографического анализа и определения физико-механических свойств сварного соединения. Для исследования фазового состава сварных соединений применялись съемки рентгенограмм на Ре Кр излучении с использованием фильтрующих монокристаллов. Данный способ рентгеноструктурного анализа позволил устранить фоновое излучение как за счет фильтрующего монокристалла, так и за счет снижения плотности потока рентгеновского пучка и уменьшения скорости съемки до 1/80 градуса в минуту.

Для качественного и количественного анализа морфологических и структурных составляющих зернистого бейнита была использована методика электронно-микроскопических исследований на просвечивающих электронных микроскопах ЭМ-125 и ЭМ-125К при ускоряющем напряжении 125 кВ. Рабочее увеличение в колонне электронного микроскопа составляло 8000 - 56000 крат. Для идентификации фаз, присутствующих в материале, применялся дифракционный анализ с использованием светло-польных и темнопольных изображений.

С целью построения термических циклов сварки и кривых охлаждения полосового проката была разработана методика, позволяющая фиксировать изменение температурного поля персональным компьютером. Для этого использовался комплекс оценки и регистрации данных, включающий блок первичного усиления сигнала, блок сбора данных и специально разработанную программу-анализатор. При использовании данной методики отклонения в показаниях находились в пределах 3...5 %, что являлось приемлемым для проведения эксперимента.

В третьей главе приведены результаты исследований структурных превращений аустенита в широком диапазоне скоростей охлаждения околошовной зоны сварных соединений. Теоретически рассчитаны и экспериментально проверены режимы сварки, обеспечивающие получение интервала скоростей охлаждения, формирующих зернистый бейнит в зоне термического влияния сварного соединения. Обозначен ряд специфических особенностей гамма-альфа превращения, протекающего в зоне термического влияния сварного соединения, которые связаны с погонными энергиями сварки и кратковременностью термического цикла сварки. Исследован фазовый состав и особенности строения зернистого бейнита в сварных соединениях из низкоуглеродистых низколегированных сталей, сформировавшегося при распаде аустенита в промежуточной области термокинетической диаграммы. Определены объемные доли структурных и фазовых составляющих, параметры кристаллических решеток а- и у-фаз, типы карбидов, дефектная структура металла.

Анализ закономерностей распада переохлажденного аустенита показал, что формирование промежуточных зернистых структур в околошовной зоне сварного соединения возможно в интервале скоростей охлаждения, ограниченного справа областью перлитного превращения, а слева -областью образования мартенсита и игольчатого бейнита. При этом необ-

ходимо, чтобы процесс распада аустенита протекал преимущественно в верхней части бейнитной области.

Типичная микроструктура зернистого бейнита на участке полной перекристаллизации околошовной зоны сварного соединения приведена на рис. 1. Она состоит из структурно-свободной альфа-фазы, образовавшейся при распаде определенного количества аустенита выше промежуточной области и мезоферрита, образовавшегося на начальном этапе промежуточного превращения (светлые кристаллы). Остальная часть - гамма-фаза и механическая смесь, состоящая из бейнитной альфа-фазы, в которой присутствуют отличающиеся по размерам включения.

Просвечивающая электронная микроскопия исследуемой структуры показала, что более крупные включения являются остаточным аустенитом, а мелкие, в виде обособленных скоплений, — карбидами. Эти участки и являются зернистым бейнитом — механической смесью бейнитной а-фазы и глобулярных карбидов.

Выявлены следующие морфологические составляющие а-фазы: фрагментиро-ванный доэвтектоидный феррит и мезофер-рит, образовавшиеся в верхнем интервале температур промежуточной области, пластинчатый или пакетный (реечный) феррит, образовавшийся при распаде аустенита в нижнем интервале температур промежуточной области и двойниковый феррит мар-тенситного происхождения. Примеры наблюдаемых морфологических составляющих альфа-фазы приведены на рис. 2.

Фрагментированный феррит и мезо-феррит, являющиеся основной структурной составляющей, имеют четко выраженные границы фрагментов (рис. 2,а), по границам и внутри таких фрагментов присутствуют как крупные, так и сравнительно мелкие карбиды (см. рис. 4), а также прослойки гамма-фазы (см. рис. 3) вдоль границ фрагментов имеют высокие поля напряжений. Амплитуда кривизны кручения кристаллической решетки в таких местах достигает значений более 1000 см"1. Напряжения в основном упругие, не релаксированные.

Бейнитный пластинчатый или пакетный феррит (рисунок 2,6) в основном малокарбидный, поскольку большая часть атомов углерода оказалась в гамма-фазе и в крупных карбидах, сформировавшихся в верхнем интервале температур промежуточного превращения. Карбидные частицы имеют пластинчатую форму и расположены внутри бейнитной альфа-фазы. Содержание двойникованного мартенсита, микроструктура которо-

б)

Оптическое (а) и электронное (б) изображение микроструктуры бейнита зернистой морфологии

Рисунок 1 растровое

он.»

го представлена на рис. 2,в, в общем объеме структурных составляющих не превышает 10-15%.

Рентгеноструктурные и электронно-микроскопические исследования показали, что наряду с альфа-фазой в структуре исследуемых сталей присутствует остаточный аустенит в количестве до 18% в зависимости от скорости охлаждения в промежуточной области. Содержание углерода в нем составляет 0,6... 1,0 %, что более чем в 2...3 раза превышает его содержание в исследуемых сталях в исходном состоянии. Остаточный аустенит присутствует в трех морфологических формах: отдельные зерна (рис. 3,а), в виде прослоек по границам реечного бейнитного феррита и фрагментированного мезоферрита (рис 3,6,в) и в виде прослоек внутри мартенситных кристаллов. Основную долю составляют зерна остаточного аустенита.

Карбидная фаза представлена двумя типами карбидов: Ме2зС6 - карбиды хрома (РеСг)2зС6 и карбиды Ме3С - карбиды железа (РеСгМп)3С (рис. 4). Карбиды хрома имеют глобулярную форму и составляют вместе с альфа-фазой основу зернистого бейни-та. Крупные частицы (~ 0,2 мкм) расположены, в основном, в стыках и на границах фрагментов фрагментированного феррита (рис. 4,а). Их объемная доля не превышает 2%. В мезоферрите, сформировавшемся в верхнем интервале температур промежуточного превращения, объемная доля их в отдельных локальных участках достигает 10%.

Мелкие карбиды (с! ~ 10...20 нм) глобулярной формы расположены преимущественно на дислокациях внутри всех структурных составляющих альфа-фазы (рис. 4,6). Однако их объемная доля невелика по сравнению с крупными карбидами. В отличие от карбидов хрома, карбиды

железа типа Ме3С имеют вытянутую пластинчатую форму и располагаются внутри реек и пластин бей-нитной альфа-фазы (рис. 4,в). Объемная доля этих карбидов во всех исследуемых сталях не превышает 0,1% независимо от скорости охлаждения в интервале формирования промежуточных структур зернистой морфологии. Образование в процессе промежуточного превращения спецкарбида (РеСг)2зСб как основной карбидной составляющей зернистого бейнита в низкоуглеродистых

,101.

в)

Рисунок 2 Микроструктура и дифракционные картины фрагментированного феррита (а), реечного (пакетного) бейнитного феррита (б) и двойникованного мартенсита(в)

а)

в) •

Рисунок 3 Микроструктура с дифракционными картинами остаточного аустенита: а- зерна остаточного аустенита в альфа-фазе; б- прослойки аустенита по границам реечной альфа-фазы (темнопольное изображение); в- прослойки остаточного аустенита по границам фрагментов альфа-фазы

(С < 0,3%) низколегированных (до 3% легирующих элементов, в т.ч. Сг < 1,5%) сталях является новым, важным в теоретическом и практическом аспектах фактом.

Показано, что процесс образования карбида хрома из аустенита при его распаде в промежуточной области не специфический процесс, а подчиняется общим закономерностям, теории фазовых превращений, что движущей силой процесса является тенденция гамма-твердого раствора к диффузионному расслоению, приводящему к формированию концентрационных неоднородностей. На начальных стадиях промежуточного превращения наряду с перераспределением углерода происходит и перераспределение хрома. Углерод перераспределяется от фронта фазовой гамма-альфа перекристаллизации, а хром, наоборот, - к фронту, навстречу углероду. В результате на фронте перекристаллизации отдельные зерна аустенита оказываются обогащенными как по углероду, так и по хрому. Кроме диффузионного перераспределения углерода и хрома на фронте перекристаллизации, атомы данных элементов в ходе фазовых превращений могут захватываться дислокациями и вместе с межфазными границами перемещаться и скапливаться на границах зерен и фрагментов.

Исследованиями установлено, что основными дефектами кристаллической структуры зернистого бейнита являются дислокации, границы фрагментов, реек, пластин, зерен. Величина скалярной плотности дислокаций меняется по фазовым морфологическим составляющим в пределах от 1 -1010 см"2 до 7,5-1010 см"2.

Она имеет наименьшее значение в остаточном аусте-ните и наибольшее — в двойникованном мартенсите. Во всех структурных составляющих тип дислокаций хаоти ч ее к и-сетч аты й.

Локальная кривизна - кручение кристаллической решетки - возрастает примерно в той же последовательности, что и скалярная плотность дислокаций.

Выполненные комплексные исследования позволили раскрыть и уточнить закономерности промежуточного распада аустенита в сварных швах низкоуглеродистых низколегированных сталей бейнит-ного класса.

Рисунок 4 Микроструктура с дифракционными картинами крупнозернистых (а) и мелкозернистых (б) карбидов хрома (РеСг)23С6 (отмечены стрелками) и дисперсных пластин цементита (в) типа (РеСг)зС

Прежде всего следует отметить, что зернистый бейнит в сварных швах есть продукт промежуточного превращения аустенита в условиях непрерывного охлаждения. В отличие от верхнего и нижнего бейнита он имеет характерное глобулярное (зернистое) строение. Первым и непременным условием его формирования является высокая температура промежуточного распада аустенита, что реализуется в низкоуглеродистых низколегированных сталях, имеющих более высокие температуры бейнитной области по сравнению со средне- и высокоуглеродистыми сталями. Следовательно, граничными условиями, при которых реализуется структура зернистого бейнита в околошовной зоне сварного соединения из низкоуглеродистых низколегированных сталей, является распад аустенита в верхней части промежуточной области термокинетической диаграммы конкретной марки стали.

Характерной особенностью строения зернистого бейнита является наличие в нем повышенного содержания остаточного аустенита с аномально высокой концентрацией углерода, почти в несколько раз превышающей его содержание в стали, а также наличие карбидов глобулярного строения, которые не имеют определенной ориентировки в расположении и отличаются друг от друга дисперсностью. Полученные данные позволяют предложить свое видение механизма формирования зернистого бейнита. На первом этапе превращению предшествует флуктуционное перераспределение углерода, в результате чего отдельные локальные участки оказываются обедненными углеродом и становятся центрами диффузионного гамма-альфа превращения с образованием мезо-феррита полиэдрической формы, по своему строению близкого к равновесному.

Далее идет рост количества мезоферрита за счет отвода углерода от прилегающих к фронту перекристаллизации участков аустенита с одновременным возникновением новых центров кристаллизации альфа-фазы. Высокая температура промежуточного превращения и большая степень переохлаждения способствуют диффузионной подвижности как атомов углерода, так и атомов металлических элементов. Поскольку скорость перераспределения углерода высока, то быстро образуется значительное количество

альфа-фазы как бейнитного, так и мезоферритного происхождения, которая охватывает и блокирует непревращенный аустенит и придает ему либо вид островковых включений на фоне фрагментированного мезоферри-та, либо прослоечных включений на фоне реечного и пластинчатого бейнитного феррита. Возникающие при этом объемные изменения вызывают наклеп не только бейнитной альфа-фазы, но и обогащенных углеродом включений аустенита. В результате в последнем возникает большое число дефектов кристаллического строения, служащих центрами кристаллизации карбидов глобулярной формы при выделении углерода. Образованию глобулярных карбидов способствует и неоднородность аустенита как по содержанию углерода, так и по содержанию карбидообразующих элементов, которая неизбежна при повышенной скорости его распада. По мнению академика Российской академии наук В.М. Счастливцева, в обогащенном по углероду аустените при бейнитном превращении может происходить эвтектоидное гамма-альфа превращение с образованием не пластинчатых, а глобулярных продуктов как альфа-фазы, так и карбидов.

Полученные нами экспериментальные данные формирования промежуточной структуры зернистой морфологии как непосредственно в околошовной зоне сварного соединения, так и в образцах-имитаторах свидетельствует о том, что зернистый бейнит формируется в низкоуглеродистых низколегированных сталях бейнитного класса не только в результате действия термо-деформационных циклов сварки, но и после высокотемпературного нагрева. Это означает, что его образование не обусловлено предшествующей упруго-пластической деформацией, которая имеет место в околошовной зоне при сварке, а является закономерным следствием распада аустенита.

Исследованиями плотности дефектов кристаллического строения было установлено, что добейнитная альфа-фаза (мезоферрит) имеет сравнительно низкую плотность дислокаций и низкую амплитуду кривизны-кручения кристаллической решетки по сравнению с бейнитной и мартен-ситной альфа-фазой. Это позволяет предполагать, что формирование зернистого бейнита и мезоферрита в верхней части температур промежуточного превращения шло (по крайней мере какая-то их часть) не по сдвиговому, а по диффузионному механизму.

Четвертая глава посвящена исследованиям физико-механических свойств промежуточных зернистых структур, формирующихся в сварном соединении из низкоуглеродистых низколегированных сталей. Установлено, что по показателям прочности зернистый бейнит незначительно уступает нижнему бейниту и мартенситу, но значительно превосходит их по показателям пластичности и ударной вязкости. Также бейнит зернистой морфологии имеет наивысшую хладостойкость среди других структур промежуточного распада аустенита.

При сварке на режимах, обеспечивающих в околошовной зоне более полный распад аустенита на бейнитные структуры зернистой морфологии

(зернистый бейнит), достигается наилучший комплекс механических свойств при всех исходных структурах свариваемого материала по сравнению с другими морфологическими составляющими - верхним и нижним бейнитом. Это определяется особенностью данных структур - наличием полиэдрических, а не игольчатых, кристаллов мезоферрита, остаточного аустенита, глобулярных карбидов, не имеющих ориентации в расположении.

Как известно, на ударную вязкость зоны сплавления существенное влияние оказывает исходная структура проката (исходная форма карбидной фазы)- В этой связи представлялось необходимым выяснить, как будет влиять исходная структура проката, полученная различными методами обработки, на физико-механические свойства сварных соединений и, прежде всего, на хладо-стойкость по линии сплавления.

Проведенные металлографические исследования показали, что использование проката с феррито-перлитной (пластинчатая форма карбидной фазы) структурой приводит к формированию в зоне термического влияния цепочек феррита по границам первичных зерен аустенита (рис. 5,а). Чем выше погонная энергия сварки, тем более отчетливо проявляется видманштетовая структура этой зоны.

При этом в результате роста зерна аустенита происходит возрастание его устойчивости со смещением диапазона распада в область игольчатых бейнитов и мартенсита,

Рисунок 5

Микроструктура зоны сплавления сварного соединения, выполненного из проката с исходной структурой: а) - пластинчатого перлита, б) - отпуска мартенсита, в) -отпуска бейнита зернистой морфологии. JIM- литой металл; ЗС- зона сплавления; ЗТВ- зона термического

влияния что ПрИВОДИТ к повышению твердо-

сти околошовной зоны. Ударная вязкость сварного соединения, выполненного из данного вида проката, резко понижается при температуре ниже -20 °С (рис. 6). Изложенное выше можно объяснить следующим образом:

известно, что при нагреве выше критических температур карбидные частицы пластинчатой формы менее устойчивы к распаду по сравнению с карбидными частицами округлой формы, так как они имеют большую площадь поверхности а, следовательно, с точки зрения термодинамики более высокий уровень поверхностной энергии. При использовании проката с зернистой карбидной фазой, полученной путем отпуска зернистого бейни-та, в котором карбидная фаза представлена спецкарбидом хрома, в зоне термического влияния и в зоне сплавления формируется мелкозернистая ферритокарбидная смесь без образования игольчатой альфа-фазы бейнита или мартенсита.

Это объясняется тем, что карбид хрома обладает большей устойчивостью к распаду при нагреве по сравнению с карбидом железа, и в силу непродолжительности пребывания металла зоны термического влияния в области высоких температур, крупные кристаллы карбида хрома сохраняются, а аустенит не обогащается углеродом и хромом, что приводит к снижению его устойчивости и превращению в более равновесные структуры. И, наоборот, при использовании проката, полученного путем отпуска мартенсита, в зоне термического влияния формируются неравновесные структуры типа нижнего бейнита и мартенсита. Можно предположить, что при распаде мартенсита в ходе сфероидизирующей обработки формируется мелкодисперсная карбидная фаза Ре3С, которая при нагреве в околошовной зоне до высоких температур растворяется в аустените, обогащая его углеродом, что приводит к повышению его устойчивости и при последующем охлаждении - к распаду на более неравновесные квазиперлитные или бейнито-мартенситные структуры. Изменению структуры зоны термического влияния и зоны сплавления соответствуют и изменения ударной вязкости в исследуемом интервале температур (рис. 6).

Пятая глава посвящена исследованиям условий получения зернистого бейнита в металлопрокате и разработке способа сфероидизирующей термической обработки на зернистый перлит. Теоретически рассчитаны и экспериментально определены критические скорости закалки на зернистый бейнит в зависимости от толщины и условий теплообмена на поверхности металлопроката. Теплообмен регулировался выбором различных охлаж-

кси

Й*/см:

130 120 110 т

90

во

70 60 50

...... —

-----

-- — ± _

— — —

-60

20

-10 -20 О Температура, 'С

Рисунок 6. Влияние исходной структуры проката стали 24Х2ПАч на ударную вязкость зоны сплавления: 1 - пластинчатый перлит; 2 - зернистый перлит, сформированный в результате отпуска мартенсита; 3 - зернистый перлит, сформированный в результате отпуска зернистого бейнита

дающих сред: охлаждением в условиях свободной конвекции, в потоке воздуха и водоэмульсионной смесью.

Сравнительные исследования влияния исходной структуры стали на процесс сфероидизации при отжиге показали, что сфероидизация карбидов в бейните зернистой морфологии по сравнению с феррито-перлитной (пластинчатая форма карбидной фазы), мартенситной и смешанной бейнито-мартенситной структурой протекает наиболее интенсивно. Уже трехчасовые выдержки при температуре ниже Ас! на 20...50 °С приводят к формированию структуры зернистого перлита.

Ускоренная сфероидизация бейнита зернистой морфологии объясняется наличием в его составе глобулярных разноразмерных карбидных частиц (рис. 7). Мелкие карбиды при отпуске растворяются, способствуя тем

Однако в процессе отпуска бейнита зернистой морфологии возможно нежелательное формирование карбидной фазы в ферритной матрице в виде колоний. На конечную структуру при отпуске бейнита зернистой морфологии влияет степень его неравновестности. Степень неравновестно-сти зависит от характера выделения в его структуре доэвтектоидного феррита и ме-зоферрита.

Доэвтектоидный феррит играет двоякую роль при образовании промежуточных зернистых структур; он наряду с мезоферритом способствует формированию глобулярных карбидов в структуре стали, однако, с другой стороны, в процессе отпуска крупные полигональные зерна доэвтектоидного феррита не претерпевают никаких изменений, и в этом случае карбидные частицы выделяются обособленно в виде колоний. Поэтому в исходной структуре бейнита зернистой морфологии необходимо избегать формирования крупных зерен доэвтектоидного феррита.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Подводя итоги выполненных исследований, можно сделать следующие основные выводы по работе:

1 Установлено, что в сварных соединениях низколегированных низкоуглеродистых сталей при определенных условиях формируется бейнитная структура зернистой морфологии, представляющая собой композицию, состоящую из различных типов альфа-фаз, остаточного аустенита и карбидов.

2 На начальных стадиях распада аустенита в верхнем температурном интервале промежуточной области на границах фазовой перекристаллизации

самым росту крупных.

Рисунок 7 Электронная микроструктура бейнита зернистой морфологии

имеет место диффузионное перераспределение как атомов углерода, так и атомов металлических элементов. В результате:

- на фронте перекристаллизации часть аустенита оказывается обогащенной как по углероду, так и по карбидообразующим элементам. Из аустенита такого состава и происходит выделение глобулярных спецкарбидов типа Ме23Сб;

- обедненный низкоуглеродистый аустенит затем претерпевает диффузионный гамма-альфа распад с образованием мезоферрита зернистой морфологии;

- при столь высокой температуре промежуточного превращения нерас-павшийся аустенит имеет пониженное сопротивление пластической деформации, легко релаксирует упругие напряжения, что способствует образованию альфа-кристаллов мезоферрита и карбидов с устойчивой сферической формой.

3 При сварке на режимах, обеспечивающих в околошовной зоне более полное превращение аустенита на промежуточные структуры зернистой морфологии (зернистый бейнит), достигается наилучший комплекс механических свойств при всех исходных структурах свариваемого материала по сравнению с другими морфологическими составляющими - верхним и нижним бейни-том. Показано, что при приблизительно равной прочности зернистый бейнит обладает в 1,4... 1,6 раза большей пластичностью и ударной вязкостью. При однопроходной сварке под флюсом данная структура формируется, в зависимости от толщины свариваемого металла, при следующих граничных условиях: мгновенной скорости охлаждения О)550 — 1,1... 10 °С/с; погонной энергии

сварки <7 = 18500...25300 Дж/см, что соответствует силе тока I - 600...800 А, напряжению и = 36...40 В и скорости сварки Усв = 16...34 м/ч.

4 Достигаемый благоприятный комплекс свойств сварных соединений со структурой зернистого бейнита определяется особенностью его строения -наличием полиэдрических, а не игольчатых, кристаллов добейнитной альфа-фазы (мезоферрита), остаточного аустенита, глобулярных карбидов, не имеющих ориентации в расположении.

5 Исходная структура зернистого перлита, полученная закалкой проката на зернистый бейнит с последующим отпуском, обеспечивает более высокий комплекс механических свойств сварного соединения по сравнению с другими исследованными структурами. При этом в металле околошовной зоны практически исключается образование мартенсита, обеспечивается хладо-стойкость и повышение ударной вязкости при температуре — 60 °С в 2,0...2,5 раза по сравнению с нормативно-допустимым значением.

6 Выполненные теплотехнические расчеты и проведенная экспериментальная проверка адекватности полученных расчетных данных позволили установить интервал критических скоростей охлаждения, обеспечивающих сквозную прокаливаемость на зернистый бейнит в металлопрокате для сварных конструкций различного сечения.

7 Исследовано влияние исходной структуры металла на процесс сфе-ропдизации карбидной фазы при проведении подкритического сфероидизи-рующего отжига. Установлено, что структура зернистого бейнита. состоящая из альфа- и гамма-фаз и карбидов глобулярной формы, является наиболее благоприятной по сравнению с другими исходными структурами для трансформации ее в зернистый перлит. Коагуляция уже имеющихся карбидных глобу-лей происходит ускоренно благодаря различиям в размерах карбидных частиц.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

1 Свищенко, В.В. Формирование в промежуточной области структур зернистой морфологии и некоторые вопросы терминологии / В.В. Свищенко, Д.П. Чепрасов, A.A. Иванайский. // Ползуновский альманах. - 2003. № 3-4. - С. 111-115.

2 Кровяков, К.С. Исследование влияния термического цикла шагодуго-вой сварки на структуру сварного соединения стали 12X1МФ / К.С.Кровяков, A.A. Иванайский, В.В. Полькин. // Ползуновский альманах. - 2003. № 3-4. - С. 157-159.

3 Иванайский, Е.А. Условия образования бейнитной структуры зернистой морфологии при сварке с программируемым тепловложением / Е.А. Иванайский, A. A. Иванайский. // Обработка металлов. - 2004. № 2. - С. 29-30.

4 Чепрасов, Д.П. Исследование структуры низколегированных высокопрочных сталей / Д.П. Чепрасов, Е.А. Иванайский, A.A. Иванайский, К.С. Кровяков. // Тезисы докладов 6-ой международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производств». Барнаул. Изд-во АлтГТУ. - 2004,- С. 31.

5 Чепрасов, Д.П. Исследование бейнитных структур стали 20Х2НАч / Д.П. Чепрасов, В.В. Свищенко, A.A. Иванайский, С.Г. Иванов. // Тезисы докладов 62-ой Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь». Барнаул. Изд-во АлтГТУ. - 2004 — С. 103-104.

6 Чепрасов, Д.П. Кинетика формирования мезоферрита стали 24Х2НАч при изотермической обработке / Д.П. Чепрасов, A.A. Иванайский, Ю.А. Филатов. // Ползуновский альманах. - 2004. № 4. - С. 76-78.

7 Свищенко, В.В. Фазовый состав зернистого бейнита стали 24Х2НАч / Ползуновский альманах. // В.В. Свищенко, Д.П. Чепрасов, Е.А. Иванайский, A.A. Иванайский. // Ползуновский альманах. - 2004. № 4. - С. 108-110.

8 Свищенко, В.В. Особенности фазового состава продуктов промежуточного превращения стали 24Х2НАч / В.В. Свищенко, Д.П. Чепрасов, A.A. Иванайский, Ю.А. Филатов. /7 Ползуновский вестник - 2005. № 2. - С. 95-97.

9 Иванайский, Е.А. Технологические основы сварки высокопрочных хладостойких сталей бейнитного класса / Е.А. Иванайский, М.Н. Сейдуров, A.A. Иванайский. // Ползуновский альманах. -2005. № 3. - С. 144-148.

1Я

10 Чепрасов, Д.П. Промежуточные структуры зернистой морфологии в сварных соединениях низкоуглеродистых низколегированных сталей / Д.П. Чепрасов, Е.А. Иванайский, A.A. Иванайский, М.Н. Сейдуров. // Вестник алтайского государственного технического университета.- 2005. № 3-4. - С. 88-90.

11 Чепрасов, Д.П. Условия формирования зернистых структур в низколегированных низкоуглеродистых сталях / Д.П. Чепрасов, Е.А. Иванайский, A.A. Иванайский, М.Н. Сейдуров. // Вестник алтайского государственного технического университета. - 2005. № 3-4. — С. 93-96.

12 Чепрасов, Д.П. Рентгеноструктурный анализ промежуточных зернистых структур низкоуглеродистых низколегированных сталей / Д.П. Чепрасов, Е.А. Иванайский, A.A. Иванайский, М.Н. Сейдуров. // Вестник алтайского государственного технического университета. - 2005. № 3-4. - С. 100-103.

13 Чепрасов, Д.П. Строение промежуточных структур зернистой морфологии в сварных швах сталей бейнитного класса / Д.П. Чепрасов, Е.А. Иванайский, A.A. Иванайский. // Тезисы доклада научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение». Одесса. - 2005. - С. 1518.

14 Чепрасов, Д.П. Фазовый состав и тонкая структура зернистого бейнита в низкоуглеродистой низколегированной стали / ДП. Чепрасов, В.В. Свищенко, Э.В. Козлов, A.A. Иванайский. // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2006. №5,- С. 3-7.

15 Иванайский^ Е.А. Исследования бейнитных структур зернистой морфологии в сварных соединениях высокопрочных сталей / Е.А. Иванайский, A.A. Иванайский, М.Н. Сейдуров. // Тезисы доклада научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации». Новосибирск. - 2006. — С. 105-106.

16 Иванайский, Е.А. Особенности формирования карбида МгзСб в высокопрочных сталях бейнитного класса / Е.А. Иванайский, A.A. Иванайский, М.Н. Сейдуров. // Тезисы доклада научно-практической конференции «Молодежь России - науке будущего». Ульяновск. - 2006. - С. 45-48.

Издано в авторской редакции.

Подписано в печать 8.11.06. Формат 60x84 1/16.

Печать - ризография. Усл. п. л. 1,16.

Тираж 100 экз. Заказ 2006 - 30

Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46.

Лицензия на издательскую деятельность ЛР№ 020822 от 21.09.98 г.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ И МЕХАНИЗМЕ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ СТРУКТУР В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ НИЗКОЛЕГИРО-ВАИПЫХСТАЛЯХ БЕЙНИТНОГО КЛАССА.

1.1 Состояние вопроса по теме работы.

1.2 Строение, кинетика и механизм формирования промежуточных структур.

1.3 Промежуточные структуры зернистой морфологии и условия их формирования в прокате и в сварных соединениях.

1.4 Физико-механические свойства сварных соединений низкоуглеродистых сталей с промежуточными структурами зернистой морфологии.

1.5 Свариваемость сталей бейнитного класса в зависимости от состояния карбидной фазы в прокате.

1.6 Выбор исходной структуры проката и технологии сфероидизи-рующей термической обработки для сварных конструкций.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Материалы для проведения исследований.

2.2 Методика проведения исследований.

2.3 Определение механических свойств.

2.4 Методы исследования структуры.

2.5 Методика количественной обработки результатов.

3 ПРИРОДА ПРОМЕЖУТОЧНОГО РАСПАДА АУСТЕНИТА НА МЕЗОФЕРРИТ И ЗЕРНИСТЫЙ БЕЙНИТ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ ИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ.

3.1 Общая структура зоны термического влияния сварного соединения из низкоуглеродистых низколегированных сталей бейнитного класса.

3.2 Ожидаемый скоростной диапазон образования зернистого бей-нита при сварке в низкоуглеродистых низколегированных сталях на основе анализа термокипетических диаграмм.

3.3 Экспериментальное определение диапазона скоростей образования зернистого бейнита на примере сварки стали 24Х2НАч.

3.4 Фазовый состав зернистого бейнита и его структурные составляющие в зоне термического влияния сварного соединения.

3.4.1 Остаточный аустенит и его морфологические составляющие в зоне термического влияния сварного соединения.

3.4.2 Карбидная фаза зернистого бейнита в зоне термического влияния сварного соединения.

3.4.3 Морфологические составляющие альфа-фазы на участке полной перекристаллизации зоны термического влияния сварного соединения

3.4.4 Объемные доли структурных составляющих бейнита зернистой морфологии на участке полной перекристаллизации околошовной зоны сварного соединения и распределение микротвердости по фазам.

3.5 Дефектная структура фазовых составляющих зернистого бейнита.

3.6 Условия формирования структуры зернистого бейнита при сварке низкоуглеродистых низколегированных сталей бейнитного класса.

3.7 Выводы по главе.

4. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

СО СТРУКТУРОЙ ЗЕРНИСТОГО БЕЙНИТА И ВЛИЯНИЕ ИСХОДНОГО СОСТОЯНИЯ СВАРИВАЕМОГО МЕТАЛЛА НА СОПРОТИВЛЕНИЕ РАЗРУШЕНИЮ.

4.1 Исследование физико-механических свойств зоны термического влияния сварного соединения.

4.2 Исследование влияния погонной энергии на хладостойкость сварных соединений низкоуглеродистых низколегированных сталей бей-нитного класса.

4.3 Влияние исходного структурного состояния металла на хладостойкость зоны сплавления стали 24Х2НАч.

4.4 Выводы по главе.

5 ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ЗЕРНИСТОГО

БЕЙНИТА В МЕТАЛЛОПРОКАТЕ ДЛЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ СЕВЕРНОГО ИСПОЛНЕНИЯ.

5.1 Теоретические расчеты и экспериментальное определение критической скорости закалки на зернистый бейнит в зависимости от толщены и условий теплообмена на поверхности металлопроката.

5.1.1 Теоретические расчеты скорости охлаждения сердцевины проката.

5.1.2 Экспериментальная проверка теоретических расчетов скорости охлаждения сердцевины проката.

5.2 Сравнительные исследования влияния исходной структуры стали на процесс сфероидизации при отпуске.

5.3 Разработка режимов сфероидизирующей термической обработки проката для сварных конструкций со структурой бейнита зернистой морфологии.

5.4 Влияние исходной структуры бейнита зернистой морфологии на распределение карбидных частиц при отпуске стали.

5.6 Выводы по главе 5.

Актуальность темы: Накопленный опыт изготовления сварных конструкций ответственного и особо ответственного назначений из высокопрочных сталей бейнитного класса убедительно показал перспективность и эффективность их применения. В настоящее время предложено большое число марок указанных сталей, которые выпускаются по ГОСТ 19281-89 и по специальным техническим условиям.

Вместе с тем, совершенно очевидно, что комплекс необходимых технологических и эксплуатационных свойств сварных конструкций из сталей этого класса может быть обеспечен только при условии формирования наиболее благоприятной общей и тонкой структуры как в сварном соединении, так и в основном металле.

Работами Б.И. Медовара, Н.Н. Прохорова, Э.Л. Макарова, Б.А. Мовчана, Л.С. Лившица, В.Г. Федорова, Б.С. Касаткина, В.Ф. Грабина, А.С. Астафьева, A.M. Макара, В.Д. Садовского, В.М. Счастливцева, А.П. Гуляева, Э. Гудремона, Н. Узуки, Е. Ридалла и другими авторами установлено, что по сравнению с игольчатыми структурами, такими как мартенсит, верхний или нижний бейнит, структуры зернистой морфологии с глобулярной карбидной фазой, являются более предпочтительными как с точки зрения технологичности и свариваемости стали, так и ее надежности в эксплуатации, особенно в условиях низких климатических температур. Опыт производства сварных соединений ответственного и особо ответственного назначения показывает, что чаще всего их разрушение происходит по линии сплавления в зоне термического влияния. Поэтому, задача получения в зоне термического влияния сварного соединения из высокопрочных сталей бейнитного класса не игольчатых промежуточных структур, а структур зернистой морфологии, является весьма актуальной.

Получению благоприятного сочетания прочности, пластичности и вязкости, хорошей свариваемости, повышению сопротивляемости образованию холодных трещин в околошовной зоне способствует исходная структура проката, сформированная либо сфероидизируюицим отжигом, либо закалкой и отпуском на зернистый перлит. Однако, данные технологии трудоемки, энергозатратны, так как требуют применения дополнительных операций по предотвращению коробления при закалке и длительных выдержек при отпуске-отжиге.

В этой связи представляет практический интерес изыскание возможности упрощения технологии полумения проката со структурой зернистого перлита (прокат третьей категории по ГОСТ 6713-91) за счет формирования в нем исходной промежуточной структуры зернистой морфологии после охлаждения от температуры окончания горячей прокатки, что значительно сократит себестоимость сварных конструкций. При этом учитывалось, что наличие в зернистом бейните карбидной фазы глобулярной формы ускорит процесс сфероидизации на зернистый перлит при отпуске.

Естественно, чтобы управлять структурообразованием как при сварке сталей бейнитного класса, так и при производстве металлопроката для сварных конструкций, необходимо полное понимание закономерностей промежуточного распада аустенита на мезоферрит и зернистый бейнит.

Существующая в настоящее время теория бейнитного превращения не в состоянии удовлетворительно объяснить ряд экспериментальных фактов, наблюдаемых при распаде аустенита на зернистый бейнит в интервале температур промежуточного превращения в условиях непрерывного охлаждения. Имеющиеся немногочисленные публикации отечественных и зарубежных авторов, посвященные изучению фазовых превращений аустенита на зернистый бейнит, ие полностью раскрывают причины его образования, а некоторые заключения о формировании промежуточной структуры зернистой морфологии в сварных соединениях и металлопрокате сделаны на основе данных оптической микроскопии и косвенных, а не прямых доказательств, которые не могут быть интерпретированы однозначно. Такая ситуация сложилась вследствие достаточно сложного характера процессов структурообразования в области бейнитного превращения и влияиия на эти процессы разнообразных факторов.

Учитывая изложенное, представляется необходимым и целесообразным проведение комплексных исследований общей и топкой структуры, фазового состава и морфологических особенностей зернистого бейнита и на этой основе уточнения условий его формирования в сварных соединениях из низкоуглеродистых низколегированных сталей под действием термических циклов сварочной дуги, а также в металлопрокате для сварных конструкций.

Настоящая работа выполнена в рамках гранта президента в поддержку молодых ученых (грант МК-4318.2004.8), а также в соответствии с программами хоздоговорных тем с промышленными предприятиями и фирмами Алтайского региона (темы №17-03; 14-99 2004.2006 г.)

Цель работы; Повышение физико-механических свойств сварных конструкций путем формирования структуры зернистого бейнита.

Для достижения указанной цели в настоящей работе были поставлены следующие задачи:

- изучить общую и тонкую структуру, фазовый состав и морфологические особенности зернистого бейнита и на этой основе уточнить условия его формирования в сварных соединениях под действием термических циклов сварочной дуги;

- опытным путем оценить механические свойства сварных соединений со структурой мезоферрита и зернистого бейнита и выявить связь между исходной структурой свариваемого металла и сопротивляемостью разрушению сварных швов;

- определить температурно-временные условия получения зернистого бейнита и продуктов его распада при отпуске в металлопрокате для сварных конструкций.

Научная новизна: Установлены закономерности происхождения и условия образования мезоферрита и зернистого бейнита в околошовной зоне сварных соединений пизкоуглеродистых низколегированных сталей бейнитного класса. Показано:

- промежуточная структура зернистой морфологии есть продукт распада аустенита в условиях непрерывного охлаждения и по своему строению представляет собой многофазную композицию, состоящую из различных морфологических альфа-, гамма- фаз и карбидов преимущественно округлой формы;

- основную долю карбидной фазы составляет карбид хрома (РеСг)2зС6. Карбиды глобулярной формы образуются благодаря наличию дефектов кристаллического строения, возникающих в переохлажденном аустените под воздействием напряжений, сопровождающих фазовое гамма-альфа превращение;

- образование в околошовной зоне карбида хрома из аустенита при его распаде в промежуточной области - не специфический процесс, а процесс, подчиняющийся общим закономерностям теории фазовых превращений. Установлено, что на начальных стадиях распада аустенита в верхнем температурном интервале промежуточной области на границах фазовой перекристаллизации имеет место диффузионное перераспределение как атомов углерода, так и атомов металлических элементов. В результате на фронте перекристаллизации часть аустенита (его отдельные зерна) оказывается обогащенной как по углероду, так и по карбидообразующим элементам (например, хромом в хромо-никелевых сталях). Из аустенита такого состава и происходит выделение глобулярных спецкарбидов хрома типа Ме2зСб- Обедненный низкоуглеродистый аустенит затем претерпевает диффузионный гамма-альфа распад с образованием мезоферрита зернистой морфологии;

- показано, что структура зернистого перлита, образовавшаяся в результате сфероидизирующей термической обработки бейнита зернистой морфологии, наиболее эффективно препятствует росту зерна аустенита и образованию закалочных игольчатых структур в околошовной зоне сварного соединения.

Практическая значимость: На основе диаграмм термокинетического распада переохлажденного аустенита разработаны рекомендации по определению скоростного диапазона, интервала погонных энергий и режимов сварки, при которых будет происходить образование мезоферрита и зернистого бейнита в околошовной зоне сварных соединений низкоуглеродистых низколегированных сталей бейнитного класса.

Теоретически рассчитаны и экспериментально определены критические скорости закалки на зернистый бейнит металлопроката для сварных конструкций в зависимости от его толщины и условий теплообмена на поверхности.

Объяснен механизм формирования однородного по структуре бейнита зернистой морфологии и даны рекомендации по его термической обработке на зернистый перлит.

На уровне изобретения разработан способ ускоренной сфероидизирующрй термической обработки (приоритетная справка № 2006118596 от 29.05.2006 г.), позволяющий сформировать в прокате структуру, обеспечивающую высокий комплекс физико-механических свойств околошовной зоны сварного соединения.

Реализация результатов работы: Результаты проведенных исследований использовались при разработке технологии сварки установки для колонкового бурения в ОАО «Алтайгеомаш». Разработанная технология позволила получать зернистый бейнит в околошовной зоне сварного соединения. Это обеспечило требуемую хладостойкость сварного соединения непосредственно после сварки без применения дополнительных технологических приемов.

Основные положения, выносимые на защиту;

- результаты исследований закономерностей происхождения и условий образования промежуточных структур зернистой морфологии;

- результаты исследований тонкой структуры бейнита зернистой морфологии, формирующегося в околошовной зоне сварных соединений низкоуглеродистых низколегированных сталей бейнитного класса;

- результаты исследований механических свойств сварного соединения со структурой зернистого бейнита и влияние исходного состояния свариваемого металла на сопротивление разрушению;

- экспериментальные данные о влиянии исходной структуры стали на процесс сфероидизации при отпуске, позволяющие значительно сократить затраты на производство сварных конструкций.

Апробация работы; Основные положения работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях: Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь» (г. Барнаул, 2004), Международная научно-практическая конференция «Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производств» (г. Барнаул, 2003; 2004; 2005), Всероссийская научная конференция молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (г. Новосибирск, 2006), Международная научно-практическая конференция «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития» (г. Одесса, 2005), Третья международная молодежная научно-техническая конференция «Молодежь России - науке будущего» (г. Ульяновск, 2006), научно-практическая конференция «Барнаул на рубеже веков: итоги, проблемы, перспективы» (г. Барнаул, 2005).

По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе одна статья в журнале «Металловедение и термическая обработка металлов», статья в журнале «Обработка металлов» и статья в журнале «Ползуновский вестник». Подана заявка на изобретение «Способ сфероидизирующей термической обработки» и получена приоритетная справка № 20061 18596 от 29.05.2006 г.

Работа выполнена на кафедре «Малый бизнес и сварочное производство» Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова под руководством кандидата технических наук, профессора Чепрасова Дмитрия Петровича. Автор считает своим приятным долгом выразить ему сердечную благодарность за постоянную помощь и внимание при выполнении работы.

Приношу искреннюю благодарность заведующему кафедрой «Малый бизнес и сварочное производство» академику Международной академии наук (МАИ) ВШ, челену-корреспонденту Академии инженерных наук (АИН) РФ, Заслуженному деятелю науки и техники РФ, лауреату ленинской премии, доктору технических наук, профессору Радченко Василию Григорьевичу, а также доктору физико-математических наук Демьянову Борису Федоровичу за ценные указания и консультации по отдельным разделам работы.

Автор благодарит научных сотрудников кафедры и университета Иванайского Е.А., Свищенко В.В., Тимошенко В.П., Шабалина В.Н., Пильберга С.Б., Клюеву Н.В. за помощь в подготовке и проведении ряда экспериментов, а также активное участие в обсуждении результатов работы на научно-технических семинарах механико-технологического факультета.

Выводы по главе 5

1 Выполненные теплотехнические расчеты с учетом условий теплообмена на поверхности проката и проведенная экспериментальная проверка адекватности полученных расчетных данных позволили установить интервал критических скоростей охлаждения, обеспечивающих сквозную прокаливаемость на зернистый бейнит в металлопрокате для сварных конструкций различного сечения.

2 Исследовано влияние исходной структуры металла на процесс сфероидизации карбидной фазы при проведении подкритического сфероидизирующего отжига. Установлено, что структура зернистого бейнита, состоящая из альфа- и гамма-фаз и карбидов глобулярной формы является наиболее благоприятной по сравнению с другими исходными структурами для трансформации ее в зернистый перлит. Коагуляция уже имеющихся карбидных глобулей происходит ускоренно благодаря различиям в размерах карбидных частиц.

3 На основании теоретических и экспериментальных исследований предложено новое техническое' решение в области сфероидизирующей термической обработки низкоуглеродистых низколегированных сталей бейнитного класса для сварных конструкций, применяемых в опасных технических устройствах, заключающее в формировании у горячекатаного проката при его охлаждении с прокатного нагрева структуры, состоящей из мезоферрита, остаточного аустенита и зернистого бейнита и последующего высокого отпуска в течении 3.6 часов. Получение требуемой исходной структуры регулируется составом стали и теплообменом на поверхности проката в процессе охлаждения после окончания прокатки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подводя итоги выполненных исследований, можно сделать следующие основные выводы по работе:

1 Установлено, что в сварных соединениях низкоуглеродистых низколегированных сталей при определенных условиях формируется бейнитная структура зернистой морфологии, представляющая собой композицию, состоящую из различных типов альфа-фаз, остаточного аустенита и карбидов.

2 На начальных стадиях распада аустенита в верхнем температурном интервале промежуточной области на границах фазовой перекристаллизации имеет место диффузионное перераспределение как атомов углерода, так и атомов металлических элементов. В результате:

- на фронте перекристаллизации часть аустенита оказывается обогащенной как по углероду, так и по карбидообразующим элементам. Из аустенита такого состава и происходит выделение глобулярных спецкарбидов типа Ме2зСб;

- обедненный низкоуглеродистый аустепит затем претерпевает диффузионный гамма-альфа распад с образованием мезоферрита зернистой морфологии;

- при столь высокой температуре промежуточного превращения нераспавшийся аустенит имеет пониженное сопротивление пластической деформации, легко релаксирует упругие напряжения, что способствует образованию альфа-кристаллов мезоферрита и карбидов с устойчивой сферической формой.

3 При сварке на режимах, обеспечивающих в околошовной зоне более полное превращение аустенита на промежуточные структуры зернистой морфологии (зернистый бейнит), достигается наилучший комплекс механических свойств при всех исходных структурах свариваемого материала по сравнению с другими морфологическими составляющими - верхним и нижним бейнитом. Показано, что при приблизительно равной прочности зернистый бейнит обладает в 1,4. 1,6 раза большей пластичностью и ударной вязкостью. При однопроходной сварке под флюсом данная структура формируется, в зависимости от толщины свариваемого металла, при следующих граничных условиях: мгновенной скорости охлаждения со55() = 1,1.10 °С/с; погонной энергии сварки q = 18500.25300 Дж/см, что соответствует силе тока 1= 600.800 А, напряжению U= 36.40 В и скорости сварки VCB= 16.34м/ч.

4 Достигаемый благоприятный комплекс свойств сварных соединений со структурой зернистого бейнита определяется особенностью его строения -наличием полиэдрических, а не игольчатых, кристаллов добейнитной альфа-фазы (мезоферрита), остаточного аустенита, глобулярных карбидов, не имеющих ориентации в расположении.

5 Исходная структура зернистого перлита, полученная закалкой проката на зернистый бейнит с последующим отпуском, обеспечивает более высокий комплекс механических свойств сварного соединения по сравнению с другими исследованными структурами. При этом в металле околошовной зоны практически исключается образование мартенсита, обеспечивается хладостойкость и повышение ударной вязкости при температуре - 60 °С в 2,0.2,5 раза по сравнению с нормативно-допустимым значением.

6 Выполненные теплотехнические расчеты и проведенная экспериментальная проверка адекватности полученных расчетных данных позволили установить интервал критических скоростей охлаждения, обеспечивающих сквозную прокаливаемость на зернистый бейнит в металлопрокате для сварных конструкций различного сечения. состоящая из альфа- и гамма-фаз и карбидов глобулярной формы, является наиболее благоприятной по сравнению с другими исходными структурами для трансформации ее в зернистый перлит. Коагуляция уже имеющихся карбидных глобулей происходит ускоренно благодаря различиям в размерах карбидных частиц.

160

1. Баранов, А. А. О начальной стадии сфероидизации цементита / А. А. Баранов//Известия АН СССР. Металлы. - 1953.-№ 3. - С. 104 - 107.

2. Баранов, А. А. О пластической деформации перлита / А. А. Баранов // Известия вузов. Черная металлургия. 1963. - № 3. - С. 98 - 104.

3. Баранов, А. А. Особенности фазовых и структурных превращений при ТЦО металлов / А. А. Баранов // 2-я Всесоюзная научная конференция : тезисы докладов.- Днепропетровск, 1982. С. 5 - 6.

4. Бернштейн, М. JI. Прочность стали / М. JI. Бернштейн. М. : Металлургия, 1974.- 199 с.

5. Блантер, М. Е. Теория термической обработки : учебник для вузов / М. Е. Блантер. М.: Металлургия, 1984. - 328 с.

6. Блантер, М.Е. Фазовые превращения при термической обработке / М. Е. Блантер. М.: Металлургиздат, 1962. - 268 с.

7. Братухин, А. Г. Структура сварных соединений Fe-Ni-Cr сталей / А. Г. Братухин, С. Б. Масленков, А. В. Логунов // МиТОМ. 1993. - № 12. -С. 21-24.

8. Бронфин, Б. М. Фазовые превращения и структура высокопрочных низкоуглеродистых сталей / Б. М. Бронфин, И. Ю. Пышминцев, В. И. Калымов // МиТОМ. 1993. - № 4. - С. 2-5.

9. Взаимодействие углерода с дефектами и процессы карбидообразования в конструкционных сталях / Ю. Ф. Иванов и др. // Взаимодействие дефектов кристаллической решетки и свойства. -Тула : ТулПИ, 1986.-С. 100-105.

10. Взаимосвязь холодных трещин со структурой высокопрочных швов / А. М. Макара и др. // Автоматическая сварка. 1972. - № 7. - С. 1-5.

11. Влияние 'волочения на формирование зернистой структуры в высокоуглеродистой стали при отжиге / А. И. Дианов и др. // Сталь. -1976. -№ 10.-С. 950-951.

12. Влияние исходного состояния свариваемого металла на свойства сварных соединений среднеуглеродистых сталей. / В. С. Лысов, Е. С. Масленникова, В. Г. Федоров // Сварочное производство. 1986. - № 2. -С. 27-28.

13. Влияние микроструктуры зоны термического влияния на склонность к образованию трещин при повторном нагреве Сг-Мо-стали / Nakamura Mitsuru, Enjo Toshio, Kikuchi YasuShi // Есэцу гаккай ромбунсю (Quart. J. Jap. Weld. Soc.). 1991. - № 3. - C. 398-404.

14. Влияние микроструктуры на механические свойства бейнитной стали / Usuki Hideki, Namiki Kinio, likubo Tomohito // Дэнки сэйко (Elec. Furance Steel). 1988. - № 1. - C. 15-26.

15. Влияние микроструктуры на свойства зоны перегрева сварочных соединений из сталей типов Т-1, Ste 690 и Wel-ten 80с. / Zhang С., Zhou С., Cai Н. // Hanjie xuebao (Trans. China Weld. Inst). 1992. - № 1.- P. 1320.

16. Влияние предварительной закалки на ускорение сфероидезации карбидной фазы при обработке инструментальной стали на зернистый перлит / А. И. Дианов и др. // Сталь. № 9. - С. 836-839.

17. Влияние термического цикла сварки и термообработки на структуру и свойства металла ЗТВ сварных соединений из улучшенной стали 09Г2СБФ / А. С. Акритов и др. // Сварочное производство. 1989. - № 11.-С. 8-10.

18. Влияние термического цикла сварки на превращение аустенита воколошовной зоне соединения стали 16Г2АФ / Ю. Б. Малевский и др. // Автоматическая сварка. 1977. - № 1. - С. 6-9.

19. Геллер, Ю. А. Стали бейнитного класса / Ю. А. Геллер, В. Ф. Моисеев, В. Н. Улигов // Известия вузов. Машиностроение. 1974. - № 9.-С. 114-117.

20. Геллер, Ю.А. Материаловедение / Ю. А. Геллер, А. Г. Рахштадт. М.: Металлургия, 1983. - 384с.

21. Гладштейн, JL И. Высокопрочная строительная сталь / JI. И. Гладштейн, Д. А. Литвиненко. М.: Металлургия, 1972. - 240 с.

22. Гладштейн, Л. И. Дисперсионное упрочнение стали / Л. И. Гладштейн, В. М. Фарбер. М.: Металлургия, 1979. - 208 с.

23. Гладштейн, Л. И. Специальные стали / Л. И. Гладштейн, С. В. Грачев, Ю. Г. Векслер. М.: Металлургия, 1985. - 407 с.

24. Гладштейн, Л. И. Дисперсионное упрочнение стали / Л. И. Гладштейн, В. М. Фарбер. М.: Металлургия, 1979, - 208 с.

25. Горелик, С. С. Рентгенографический и электроннооптический анализ / С. С. Горелик, Л. Н. Расторгуев, Ю. А. Скаков. М. : Металлургия, 1970.-368 с.

26. Грабин, В. Ф. Металловедение сварки плавлением / В. Ф. Грабин. -Киев : Наукова думка, 1982. 416 с.

27. Гривняк, И. Свариваемость сталей / И. Гривняк ; под ред. Э. Л. Макарова ; пер со словацкого Л. С. Гончаренко. М. : Машиностроение, 1984. -216 с.: ил.

28. Гриднев, В. Н. Прочность и трещиностойкость стали / В. Н. Гриднев, В. Г. Гаврилюк, Ю. М. Мешков. Киев : Наукова думка, 1974. - 231 с.

29. Гуляев, А. П. Металловедение / А. П. Гуляев. 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1986. - 542 с.

30. Гуляев, А. П. Термическая обработка стали / А. П. Гуляев. М. : Машгиз, 1960.-496 с.

31. Гуляев, А. П. Ударная вязкость и хладноломкость конструкционной стали / А. П. Гуляев. М. : Машиностроение, 1969. - 69 с. : ил.

32. Демиденко, В. С. Структурная неустойчивость в металлах и сплавах / В. С. Демиденко, И. И. Наумов, Э. В. Козлов // Известия вузов. Физика. 1998.-№8.-С. 16-25.

33. Дмитрик, В. В. Повышение механических свойств металла участка неполной перекристаллизации / В. В. Дмитрик, Н. А. Ильенко, Е. П. Кириченко // Сварочное производство. 1991. - № 1. - С. 11-12.

34. Долженков, И. Е. Сфероидезация карбидов в стали / И. Е. Долженков, И. И. Долженков. М.: Металлургия, 1984. - 143 с.

35. Долженков, И. Е. Термическая обработка металлов / И. Е. Долженков,

36. B. Д. Верболоз, О. В. Бойко // Металлургия. 1980. - № 9. - С. 40-42.

37. Ефименко, JI. А. Влияние исходного структурного состояния металла на сопротивление сварных соединений хрупкому разрушению / JI. Е. Ефименко, О. В. Коновалова // Сварочное производство. 1992,- № 8.1. C. 9-12.

38. Зернистая структура в зоне термического влияния стали 12Ni3MoV / Chen Zigang и др. // Ханьцзэсюэбао (Traus. China Weld. Inst.). 1988. -№ 1. - С. 17-22.

39. Иващенко, Г. А. Влияние термического цикла на структуру зоны термического влияния стали 15Г2АФ с низкимсодержанием кремния / Г. А. Иавщенко, А. Е. Денис, Л. И. Маркашова // Автоматическая сварка. 1982. - № 7. - С. 22-25.

40. Иванов, 10. Ф. Объемная и поверхностная закалка конструкционной стали морфологический анализ структуры / 10. Ф. Иванов, Э. В. Козлов // Известия вузов. Физика. - 2002. - № 3. - С. 5-23.

41. Исследование влияния исходного состояния высокопрочной стали на сопротивляемость образованию холодных трещин при сварке / Э. Л. Макаров и др. // Труды МВТУ им. Баумана. 1973. - № 3. - С. 113118.

42. Кинетика превращения аустенита экономолегированного металла швов с пределом текучести 600 800 МПа / J1. И. Миходуй и др. // Автоматическая сварка. - 1996. - № 11. - С. 3-10.

43. Комбинированная сфероидезирующая обработка проката из доэфтектоидных сталей / И. Е. Долженков и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. 1975. - № 1. - С. 39-40.

44. Конева, Н. А. Спектр и источники полей внутренних напряжений в деформированных металлах и сплавах / Н. А. Конева, JI. И. Тришкина, Э. В. Козлов // Известия АН. Серия физическая. 1998. - Т.62, №7. - С. 1350-1356.

45. Кремнев, JI. С. Скоростной диапазон образования зернистого бейнита при распаде аустенита стали 20Х2НАЧ / JI. С. Кремнев, В. В. Свищенко, Д. П. Чепрасов//МиТОМ. 1998. -№ 5. - С. 17-19.

46. Кремнев, J1. С. Строение и механизм формирования зернистого бейнита в стали 20Х2НАч / Л. С. Кремнев, В. В. Свищенко, Д. П. Чепрасов // МиТОМ. 1997. - № 9. - С. 6-9.

47. Курдюмов, Г. В. Превращения в железе и стали / Г. В. Курдюмов, JT. М. Утевский, Р. И. Энтин. М.: Наука, 1977. - 283 с.

48. Ланда, В. А. Определение остаточного аустенита в сталях методом рентгеноструктурного анализа / В. А. Ланда // Заводская лаборатория. -1956.-№1.-С. 83-87.

49. Лахтин, Ю. М. Материаловедение / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. -М.: Машиностроение, 1990. 528 с

50. Лебедев, Д. Б. Бейнитно мартенситные структуры в металле низколегированных швов / Д. Б. Лебедев // Сварочное производство. -1974.-№ 10.-С. 16-17.

51. Лившиц, Б. Г. Физические свойства металлов и сплавов / Б. Г. Лившиц, В. С. Крепошин, Я. Л. Липецкий. М. : Металлургия, 1980. -320 с.

52. Лившиц, Л. С. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений / Л. С. Лившиц, А. Н. Хакимов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. - 336 с.

53. Лысов, В. С. Структура и стойкость против образования холодных трещин металла околошовной зоны стали 38ХС / В. С. Лысов, Т. А. Макарова, В. Г. Федоров // Сварочное производство. 1982. - № 6. - С. 19-21.

54. Макаров, Э. Л. Экспериментально- расчетная методика определения структуры в околошовной зоне легированных сталей / Э. Л. Макаров, С. Н. Глазунов // Сварочное производство. 1986. - № 8. - С. 34-36.

55. Металловедение и термическая обработка стали. В. 3 т. Т. 2 : справочник. М.: Металлургия, 1983. - 368 с.

56. Механизм упрочнения и повышения вязкости в зернистом бейните и зернистой (ферритной) структуре / Zhang Mingxing, Kang MoKuang // Gang tie : Iron and Steel .-1993. № 9. - P. 51-55.

57. Механические свойства сварного соединения стали 24Х2НАч со структурой зернистого бейнита. / Д. П. Чепрасов и др. // Сварочное производство. -1999. № 2. - С. 22-25.

58. Мирзаев, Д. А. Новая концепция мартенситного и бейнитного превращения в сталях / Д. А. Мирзаев, В. М. Счастливцев // Вопросыметалловедческой и термической обработки металлов и сплавов / Челяб. гос. техн. ун-т. Челябинск, 1993. - С. 3-16.

59. Миркин, Л.И. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов : справочник. М.: Машиностроение, 1979. - 134 с.: ил

60. Николаев, Е. Н. Термическая обработка металлов токами высокой частоты / Е. Н. Николаев, И. М. Кортин. М.: Высш. шк., 1977.- 213с.

61. Новиков, И. И. Теория термической обработки металлов : учебник для вузов / И. И. Новиков. 4-е изд., перераб. и доп. - М. : Металлургия, 1986. - 480 с.

62. Определение количества остаточного аустенита в сталях мартенситного класса // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2006. - № 2. - С. 34-35.

63. Пикеринг, Ф. Физическое металловедение и разработка сталей / Ф. Пикеринг. М.: Металлургия, 1982. - 181 с.

64. Повышение ударной вязкости конструкционных сталей термоциклической обработкой / Л. П. Французова // Металловедение и термическая обработка металлов. 1984. - № 4. - С. 15-17.

65. Попов, А. А. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита : справочник термиста / А. А. Попов, Л. Е. Попова. М. : Металлургия, 1965. - 495 с.

66. Портевен, А. Введение в изучение термической обработки металлов /

67. A. Портевен. М.: ГОНТИ, 1939. - 155 с.

68. Прикладные вопросы вязкости разрушения / под ред. Б. А. Дроздовского. М.: Мир, 1968. - 552 с.

69. Разузин, Я. Р. Термическая обработка хромистой стали / Я. Р. Разузин. М.: Машиностроение, 1978. - 277 с.

70. Райцес, В. Б. Термическая обработка на металлургических заводах /

71. B. Б. Райцес. М.: Металлургия, 1971. - 246с.

72. Романив, О. Н. Вязкое разрушение конструкционных сталей / О. Н. Романив. М.: Металлургия, 1979. - 74 с.

73. Рыкалин, Н. Н. Расчеты тепловых процессов при сварке / Н. Н. Рыкалин. М.: Машгиз, 1951. - 296 с.

74. Садовский, В. Д. Структурная наследственность в стали / В.Д. Садовский. М.: Металлургия, 1973. - 209 с.

75. Свищенко, В. В. Образование мезоферрита и зернистого бейнита в низкоуглеродистой низколегированной стали / В. В. Свищенко, Д. П. Чепрасов, О. В. Антонюк // Металловедение и термическая обработка металлов. 2004. - № 8. - С. 7-11.

76. Свищенко, В. В. Разработка сталей повышенной обрабатываемости и технологии их сфероидизирующей обработки для тяжелонагруженных деталей машин, изготавливаемых точной чистовой вырубкой: дис. . канд. техн. наук / В. В. Свищенко. М.,1985. - 235 с.

77. Стародубов К.Ф. Сфероидезация цементита в стали путем пластической деформации при субкритических температурах / К. Ф. Стародубов, И. Е. Долженков, И. Н. Лоцманова // Металлофизика. -Киев : Наукова думка, 1971. Вып. 36-С. 66-71.

78. Структурные превращения в высокопрочной стали 12Х2Н4МД под воздействием термического цикла ЭШС / В. И. Загородников и др. // Автоматическая сварка. 1992. - № 1. - С. 13-16.

79. Суслова, Е. А. Структура и свойства металла ОШЗ сварных соединений сталей 15Х2МФА и 15Х2НМФА и изменение их в процессе повторного нагрева / Е. А. Суслова, А. С. Зубченко, В. А. Игнатов // Сварочное производство. 1987. - № 10. - С. 8-11.

80. Счастливцев, В. М. Новые представления о природе бейнитного превращения в стали / В. М. Счастливцев // Металловедение и термическая обработка металлов. 2005. - № 7 (601). - С. 24-29.

81. Тамура, X. Сварка сталей, используемых при низких температурах : пер. с японского / X. Тамура, Я. Ямадзаки, К. Коно. М. : Машиностроение, 1978. - 158 с.

82. Татанко, И. А. К вопросу о природе неоднородности закаленной стали / И. А. Татанко, А. И. Махатилова, В. В. Белозеров // Физика металлов и металловедение. 1983. - Вып. 4, т. 57. - С. 795.

83. Теплухин, Г. Н. Условия, механизм образования и морфология бейнитных структур / Г. Н. Теплухин // Известия РАН. Металлы. -1994.-№6.-С. 98-104.

84. Термоциклическая обработка сталей, сплавов и композиционных материалов/ А. С. Тихонов и др.. -М.: Наука, 1984. 186 с.

85. Тонкая структура участка перегрева зоны термического влияния сварных соединений стали 16Г2АФ / Довженко В. А. и др. // Автоматическая сварка. 1981. - № 2. - С. 38-40.

86. Федосеев, Б. А. Выбор параметров термического цикла сварки стали 09Г2С с сопутствующим индукционным нагревом / Б. А. Федосеев, А. С. Губанов, В. С. Крошкин // Сварочное производство. 1975. - № 7. -С. 17-20.

87. Федюкин, В. К. Термоциклическая обработка металлов и деталей машин / В. К. Федюкин, М. Е. Смагоринский. JI. : Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. - 255 с.

88. Хакимов, А. Н. Методика определения допустимых термических циклов сварки на основе результатов исследования кинетики фазовых превращений аустенита / А. Н. Хакимов // Сварочное производство. -1983.-№5. -С. 1-3.

89. Чепрасов, Д. П. Некоторые положения разработки высокопрочных сталей с улучшенной обрабатываемостью при чистовой вырубке / Д. П. Чепрасов // Вестник машиностроения. 1986. - № 9. - С. 53-56.

90. Чепрасов, Д. П. Условия формирования структуры зернистого бейнита при сварке стали 24Х2НАч / Д. П. Чепрасов, В. В. Свищенко // Сварочное производство. 1996. - № 11. -С. 27-30.

91. Штейнберг, С. С. Избранные статьи / С. С. Штейнберг. М. : Машгиз, 1950.-255 с.

92. Энтин, Р. И. Превращение аустенита в стали / Р. И. Энтин. М. : Металлургиздат, 1960. - 252 с.

93. Эстрин, Э. И. Мартенситные превращения в металлах и сплавах / Э. И. Эстрин // Сталь. 1994. - № 9. - С. 50-56.

94. Balaguer, J. P. Development of ultra-low carbon bainitic steels with iow haz hardness / J.P. Balaguer, E.F. Nipes // Abstr. pap. present. 70th AWS annu. meet, Washington. D.C., apr. 2-7, 1989 .-Miami (Fla), 1989. P. 2830.

95. Bhadeshia, H. K. Bainite in steels. Second edition / H. K. Bhadeshia. -London : The University Press : Cambridge, 2001. 454 p.

96. Davenport, E. S. Trans. Met Soc. AIME 90 (1930) / E. S. Davenport, E. С Bain // Metall. Trans. 1970. - P. 117-154.

97. Formation of nodular bainite in Fe-C-Mo-alloys / Reynolds W. T. Jr, Shui F. Z. Li, Shiflet G.J., Aaronson H.I. // Phase Transform/87 : proc. conf. metal sci. comm. inst metals, Cambridge, 6-10 July, 1987. London, 1988. -P. 330-333.

98. Habraken, L. Physical Properties of Martensite and Bainite : special report 93. London : Iron and Steel Institute, 1965. - 147 p.

99. Kluch, R.L. Bainite in chromium-molybdenum steels / R. L. Kluch // Proc. int. conf. martensit. trasform. (ICOMAT-86), Nara, Aug. 26-30, 1986. -Sendai, 1987.-P. 601-606.

100. Kunishige Kazutoshi Термомеханическая обработка высокопрочных листовых сталей / Kunishige Kazutoshi, Hayashi Yutaka // Сумитомо киндзоку = Sumitomo metals. 1989. - № 2. - P. 225-234.

101. Kurdjumov, G. V. Phys. proc. phil. soc. 33 / G. V. Kurdjumov // Metall. Trans. 1975.-№ 13.-P. 14-69.

102. Mukherjee T. High strength low alloy / Mukherjee Т., Stumpf W.E., Sellers C.M. London : Iron and Steel Inst, 1969. - V. 207, №5. - P. 621631.

103. Reid, С. N. A review of mechanical twinning in metals and its relation te brittle fracture / C. N. Reid // Journal Les Metalls. 1965. - №9. - P. 56-59.

104. Ridal, K. A. Physical Properties of Martensite and Bainite / K. A. Ridal, J. McCann // Special Report 93. London : Iron and Steel Institute, 1965. P. 147-148.

105. Smith, N. J. Microstructure and mechanical properties of submerged-arc welds deposited in HY 100 steel / Smith N.J., Gianetto J.A. // CIM Bull. -1989.-№926.-P. 100.

106. Vidojevic Nada Themicrostructure of high strength low aloyed Mn-Ni-V stssl : dependence on heattreatment / Vidojevic Nada, Novovic-Simovic Nada, Acimovic Zorica // J. serb. chem. soc. 1993. - № 3-4. - P. 243-250.

107. Wever, F. Stal und Eisen / F. Wever // Metall. Trans. 1949. - B. 69, № 19.-P.664-670.

108. Woodhead, J. H. Microstructure of submerged-arc welds / Woodhead J. H., Quarell, A. G. // JISI. 1965. - № 203. - P. 605-620.

109. Xu Quo-Zhao An investigation on the microstructures of 12NiCrMoV steel with various welding heat inputs / Xu Quo-Zhao // J. Electron. Microsc. -1986. Suppl. №2. - P. 193-194.

110. Zhou Haosen Характеристики трещиностойкости зоны термического влияния стали 12Ni3CrMoV / Zhou Haosen, Zhang Jianxun Liu Quanchu // Шанхай цзяотун дасюэ сюэбао = J. Shanghai Jiaotong Univ. 1986. - № 5.-P. 11-20.