3.1.2 Оценка допускаемой скорости охлаждения

Для многих сталей значения ω_кр известны из специальной литературы [4]. При отсутствии сведений по допускаемой скорости охлаждения ЗТВ при сварке стали возможно использование термокинетических (анизотермических) диаграмм превраще­ния аустенита, взятых из [1]. Пример термокинетической диаграммы для стали 35ГС представлен на рис. 3.1.

Температуре минимальной устойчивости аустенита Т_m соответствует точка F на экстремуме кривой, соответствующей началу феррито-перлитного превращения.

Скорость охлаждения в субкритическом интервале температур, обеспечивающая полное отсутствие закалочных структур в ЗТВ, оценивается по формуле

, (3.3)

где: t_min – минимальная продолжительность полного распада

аустенита, соответствует точке Р.

3.1.3 Построение структурных диаграмм

На практике при сварке высокопрочных сталей допускается наличие 1520 % закалочных фаз в микроструктуре сварного соединения. При сравнительно малой жесткости сварного соединения и небольших толщинах свариваемого металла допуск расширяется до 4050 %.

Рисунок 3.1 – Термокинетическая диаграмма стали 35ГС:

А – аустенит, П – перлит, Ф – феррит, Б – бейнит, М – мартенсит, Т_mП и Т_mБ – температуры минимальной устойчивости аустенита соответственно при ферритно-перлитном и бейнитном превращениях.

Оценка количества фаз, присутствующих в микроструктуре в результате воздействия заданного термического цикла сварки, производится в следующей последовательности.

1) На термокинетическую диаграмму наносятся кривая охлаждения от Ас₃ (штриховая линия на рис.3.1).

2) Определяется точка К пересечения кривой охлаждения с отрезком FP. Точки F и P соответствуют экстремумам на кривых начала и конца ферритно-перлитного превращения. Далее оценивается процент ферритно-перлитной смеси в структуре по приближенной интерполяционной формуле

(3,4)

Если кривая охлаждения проходит слева от точки F, то V_ФП = 0, а если справа от точки Р – то V_ФП = 100 %.

Для многих термокинетических диаграмм имеются промежуточные кривые, соответствующие определенной (в большинстве случаев 50 %) степени превращения аустенита. В этом случае точность оценки можно повысить, применяя линейную интерполяцию на меньших отрезках.

3) Определяется точка L пресечения кривой охлаждения с отрезком МВ, соответствующего началу и концу бейнитного превращения. С учетом результата предшествующего феррито-перлитного превращения количество бейнита в структуре определится по интерполяционной формуле

(3.5)

Если кривая охлаждения проходит левее точки М, то оставшийся после ферритно-перлитного превращения аустенит практически полностью превратится в мартенсит, а если правее точки В – в бейнит.

4) Определяется количество мартенсита в структуре

(3.6)

Для нахождения положения точек K и L на рис. 3.1, соответствующих длительности охлаждения от температуры Ас₃ до Т_mП или Т_mБ, производятся следующие расчеты.

1) Используется формула расчета Т – Т₀ на оси шва для линейного быстродвижущегося источника в бесконечной пластине толщиной  [3]

(3.7)

После преобразований (3.7) время t_K , соответствующее точке К:

. (3.8)

Для точки L

. (3.9)