Relationship between microstructure and impact toughness of weld metals in pipe high-strength low-alloy steels (research review)

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 1 2024 143 MATERIAL SCIENCE Авторы [54] отметили, что лишь несколько исследований были сосредоточены на микроструктуре и ударной вязкости реального металла сварного шва. Это связано с тем, что очень сложно проанализировать их корреляцию, используя настоящую сварную деталь, а точное определение корреляции между компонентой МА кольцевого типа в зоне повторного нагрева металла шва и ударной вязкостью до сих пор остается неопределенным. В то же время после металлографических исследований, когда получена точная характеристика микроструктуры, можно провести оценку ударной вязкости на основе следующих критериев. 1. Повторный нагрев. Этот критерий не столь репрезентативен во многих проанализированных работах, поскольку для всех наплавленных наплавок была получена одинаковая доля рекристаллизации. 2. Микроструктура. Результаты EBSD подтверждают эту тенденцию, показывая, что более тонкая микроструктура имеет более высокую частоту большеугловых границ (HAB), которые могут эффективно заставить распространение трещин скола отклоняться или останавливаться [32–46]. Такое же поведение отмечено и для области повторного нагрева измельченного зерна, где преобладает полигональный феррит. Рис. 10. Оптическая микроскопия при малом увеличении положения надреза по Шарпи-V для металла сварного шва C-Mn после травления 2%-м ниталем [32] Fig. 10. Optical microscopy at low magnifi cation of the Charpy-V notch position for C-Mn weld metal after etching with Nital 2 % [32] 3. Отсутствие металлических включений. Известно, что неметаллические включения могут оказывать два противоположных эффекта на ударную вязкость [11, 12]. Один из них заключается в том, что включения действуют как места зарождения трещин, как пластических, так и скола. Во-вторых, они могут способствовать образованию игольчатого феррита. Было замечено, что увеличение содержания Ti способствует образованию включений, достаточных для поддержания образования очищенного игольчатого феррита, в соответствии с другими работами [3, 11, 12, 32, 36]. Предлагаемая методология надлежащего описания микроструктуры для объяснения ударной вязкости металлов сварного шва следующая: – механические свойства металлов сварного шва являются следствием микроструктуры, главным образом связанной с их легирующими элементами и скоростью охлаждения. Независимо от химического состава, на протяжении десятилетий время охлаждения от 800 до 500 °C (Δt8/5) использовалось в качестве ориентира для достижения желаемых характеристик сварки, и в определенных случаях для обеспечения превосходной производительности рекомендуется использовать ограниченный интервал. Например, в некоторых работах для высокопрочных металлов сварного шва рекомендован диапазон 5–20 с [4, 17, 29–31]; – хотя Δt8/5 не учитывает никаких микроструктурных преобразований, таких как нижний бейнит, образующийся при температуре ниже 500 °C, автор [48] отмечает, что этот показатель можно использовать для высокопрочных сталей, поскольку он относится не только ко времени, затрачиваемому на охлаждение между 800 и 500 °C, но и ко всему термическому циклу, включая время, проведенное при высоких температурах. Обычно для достижения рекомендуемого максимального значения Δt8/5 погонную энергию сварки ограничивают, что приводит к снижению скорости наплавки металла шва и необходимости большего количества сварочных проходов [4]. В целом более длительное время охлаждения из-за более высоких тепловложений приводит к более грубой микроструктуре [38–57] и в конечном итоге к присутствию нежелательных компонентов, таких как зернистый бейнит, срос-

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1