4. Діаграми неізотермічного перетворення аустеніту для умов зварювання

Для уточнення перетворень, що відбуваються під час безперервного зниження температури в умовах зварювання вуглецевих і легованих сталей, використовують так звані термокінетичні або не- ізотермічні діаграми перетворень аустеніту, побудовані експериментально для кожної марки сталі (рис. 225, 226, 227).

Кінетика перетворень аустеніту при безперервному охолодженні оцінюється шляхом нанесення на діаграму кривих різних швидкостей охолодження. Якщо відомі швидкості охолодження ділянок зварного з'єднання, то, користуючись діаграмою, можна встановити твердість і структуру кожної ділянки і чітко визначити

зварюваність сталі. Однак, треба відмітити, що в звичайних довідниках по металознавству приводяться діаграми, побудовані в умовах нагрівання, які відповідають умовам термічної обробки сталей. Тобто температури нагрівання не перевищують Асз більше, ніж на 30-50°С, видержку при цих температурах підбирають таку, щоб вирівнювався склад аустеніту за вмістом вуглецю і легуючих елементів. Але під час зварювання таких умов нагрівання не існує, і тому перегрітий і неоднорідний аустеніт має іншу кінетику перетворень при охолодженні.

На рис. 225 представлена реальна діаграма для сталі Ст.2сп, побудована в умовах, коли температура нагрівання Тн=1200°С; час нагрівання і'н=3 хв; час витримки 1"«=3 хв. Ці умови нагрівання наближаються до умов нагрівання при зварюванні, але не зовсім.

З метою одержання більш точних відомостей про кінетику розпаду аустеніту в зварних з'єднаннях для кожної марки сталі спеціально будують неізотермічні діаграми, з урахуванням умов термічних циклів зварювання.

Такі діаграми для багатьох сталей приведені й розглянуті в атласах, довідниках, а також в монографіях і навчальних посібниках. І Іроаналізуємо одну з таких діаграм. На рис. 226 приведена діаграма пеізотермічного перетворення аустеніту сталі 45, побудована в умовах зварювання при Ттах1350°С і і_в=4,5с (суцільні лінії) і в умовах термообробки при Тн=1050°С і 1«=3хв (штрихові лінії). Твердість за Вікерсом вказана в колах в кінці кожної швидкості охолодження. Для умов зварювання характерним є збільшення інкубаційного періоду в області перлітних перетворень: криві початку і кінця перетворень аустеніту для умов зварювання зміщуються вправо.

Важливим аспектом являється те, що вуглецеві сталі під час прискореного безперервного охолодження, у тому числі і при зварюванні, дуже рідко утворюють проміжну структуру типу бейніту. І Іри охолодженні низьковуглецевих сталей спочатку виділяється по межах зерен аустеніту ферит, а потім, відбувається квазіевтектоїдне перетворенняаустеніту в ферито-цементитну суміш (перліт або сорбіт). При охолодженні після зварювання середньовуглецевих сталей надлишковий ферит майже не виділяється, а утворюється троостит з мартенситом (в дуже рідких випадках може утворитися верхній бейніт).

Рис. 226. Діаграма неізотермічного перетворення аустеніту сталі 45.

В низьколегованих сталях стійкість аустеніту залежить від присутніх легуючих елементів. Якщо сталь не має інтенсивних кар- бідоутворюючих елементів, то перегрівання ДО Тшах підвищує стійкість аустеніту в пришовній зоні. В сталях з карбідоутворюючими елементами виявляється зниження стійкості аустеніту (дрібне зерно, більша неоднорідність аустеніту і зменшення розчинених в ньому елементів і вуглецю). Як видно з діаграми для сталі 12ХН2 на рис. 227, область фериту зміщується вліво, температура бейнітного пс-ретворення підвищується, а область перлітного перетворення не ииз-начається.

Діаграми неізотермічного розпаду аустеніту дозволяють визначити не тільки температурні інтервали розпаду, але й вибрати умови охолодження, які виключають утворення мартенситу, забезпечуючи мінімальну схильність зварного з'єднання до утворення тріщин. Якщо знати допустимі швидкості охолодження, то можна визначити орієнтовний інтервал погонних енергій і температуру підігріву. Тобто, неізотермічні діаграми дозволяють вибрати оптимальні термічні цикли шляхом розробки раціональних технологій зварювання, при яких метал при- шовпої зони зберігає необхідні структуру і механічні властивості або хоча б має мінімальне погіршення цих характеристик.

Рис. 227. Діаграма неізотермічного перетворення аустеніту сталі 12ХН2: Т„=1325°С; [„'=9,5 с; І_в"=6-7 с.