OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 1 2024 135 MATERIAL SCIENCE ботка сварочного металла с получением в структуре металла игольчатого феррита (AF), который обеспечивает баланс между прочностью и ударной вязкостью [28, 29]. Этот факт стимулировал обширные исследования механизмов образования АF в металлах сварных швов и определение того, какие факторы контролируют его образование [11–39]. Ключевым фактором формирования АF является химический состав расходуемой сварочной проволоки с точки зрения как изолированного воздействия каждого элемента, так и совместного действия общего состава [29–38]. В обзоре [32] по образованию игольчатого феррита в углеродно-марганцевых наплавках сообщалось, что на образование игольчатого феррита влияют следующие элементы: C, Mn, Si, Ni, Ti, Al, Мо и Nb. Было исследовано влияние температуры аустенизации в диапазоне 850–1000 °C на игольчатое ферритное превращение в трубопроводной стали X65 HSLA [31]. Как показано на рис. 5, начальная и конечная температуры фазового превращения во время непрерывного охлаждения, а именно Ar1 и Ar3 соответственно, уменьшались с увеличением температуры аустенизации. Этот результат предполагает, что увеличение аустенизации улучшает стабильность аустенита во время охлаждения и таким образом задерживает разложение аустенита. Продукты распада аустенита стали Х65 состоят в основном из полигонального феррита, перлита, игольчатого феррита и др. [30]. Повышение температуры аустенизации способствует образованию игольчатого феррита и препятствует образованию перлита и полигонального феррита (рис. 6). Более высокая температура аустенизации приводит к более достаточному растворению карбидообразующих элементов, таких как Nb, V и Ti, а также к более достаточной гомогенизации в аустените [30]. Авторы работы [31] считают, что растворенные элементы сплава улучшат стабильность метастабильного аустенита. Таким образом, по мнению авторов, распад аустенита задерживается до более низкой температуры, что также подтверждается рис. 3. В качестве бездиффузионной реакции [32] игольчатое ферритное превращение с большей вероятностью произойдет при относительно низкой температуре, чем контролируемое диффузией перлитное или полигональное ферритное превращение [33], поскольку скорость диффузии атомов снижается с понижением температуры. Сообщалось, что медь способствует образованию AF при использовании ручной дуговой сварки [32]. Многие элементы будут соединяться с кислородом, присутствующим в металле сварного шва, который можно контролировать с помощью защитного газа и (или) состава металла сварного шва. Реакция кислорода влияет на образование AF, либо способствуя образованию неметаллических включений, таких как оксиды, либо подавляя его. Некоторые авторы утверждают [29–48], что оксиды действуют как центры зародышеобразования AF, поэтому увеличение содержания кислорода благоприятствует образованию AF. Например, сообщалось [33, 34], что увеличение содержания кислорода до 300 частей на миллион изменило металл сварного шва боковых пластин Видманштеттена на микроструктуру AF [33, 34]. Образованию АF способствуют также крупные зерна аустенита с большим количеством Рис. 5. Доли фазового превращения, определенные дилатометрическими измерениями, в зависимости от температуры при непрерывном охлаждении в образцах трубопроводной стали Х65, аустенизированных при различных температурах от 850 °С до 1000 °С [30] Fig. 5. The fractions of phase transformation determined by dilatometric measurements as a function of temperature during continuous cooling in X65 pipeline steel specimens austenitized at diff erent temperatures from 850 °C to 1,000 °C [30]
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1