Исследование структуры, фазового состава, свойств зернистого бейнита и технологии его формирования в сварных соединениях и в металлопрокате для сварных конструкций

• Автор: Иванайский, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 176 с. : ил.

1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ И МЕХАНИЗМЕ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ СТРУКТУР В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ НИЗКОЛЕГИРО-ВАННЫХСТАЛЯХ 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 па основе анализа термокинетических 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 бейнитного 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
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕИЕ

Наличие в структуре исследуемых сталей значительного количества зернистой, а не перистой или игольчатой как в случае верхнего или нижнего бейнита, добейннтной альфа-фазы (мезоферрита) обуславливает глобулярный характер строения околошовной зоны, глобулярный (зернистый) характер структур, формирующихся при непрерывном охлаждении сварного соединения в верхней части промежуточной области. Внешне данные структуры (рисунок 3.1) похожи на феррито-перлитные, формирующиеся в исследуемых сталях при распаде аустенита по диффузионному механизму, но в действительности отличаются от них, как будет показано в последующих разделах данной главы, фазовым составом и морфологией. В феррито-перлитных структурах, получаемых при диффузионном распаде аустенита, отсутствует зернистый бейнит -механическая смесь альфа-фазы и глобулярных карбидов. Это обусловлено кинетическими особенностями перлитного и промежуточного превращений.
Выполненные замеры микротвердости отдельных структурных составляющих при нагрузке на инденторе 0,05 Н показали, что мезоферритные кристаллы (обозначенные на рисунке 3.1 буквой «М») имеют практически одинаковую микротвердость в пределах 176...220 ед., не зависимо от состава стали. Отдельные кристаллы светлой окраски, незначительные по размеру и имеющие четко выраженные границы, обозначены на рисунке 3.1 буквой «А», показывали микротвердость от 220 до 250 ед. По нашим предположениям это кристаллы остаточного аустенита. Кристаллы темной окраски - механическая смесь альфа-фазы и карбидов, имеют твердость порядка 290...320 ед. Кроме отмеченных выше, в структуре стали наблюдались кристаллы темной окраски с микротвердостью порядка
550..590 ед. Очевидно, это кристаллы мартенсита, образовавшиеся при охлаждении части аустенита ниже температуры Мн.
Учитывая то обстоятельство, что скорость охлаждения отдельных участков ЗТВ неравномерна, а именно, за счет отвода тепла в холодные слои основного металла, участки металла, примыкающие к основному, будут