12.02.2018

Ликвационные трещины аустенитных нержавеющих сталей в зоне термического влияния


Аустенитные нержавеющие стали могут быть склонны к различным формам трещин в ЗТВ, как было рассмотрено в работах. Ликвационные трещины в ЗТВ образуются вследствие формирования по границам зерен в зоне частичного расплавления, примыкающей к литой зоне, жидких пленок. Такая ликвация может происходить вследствие сегрегации примесей по границам зерен в условиях повышенных температур либо как структурная ликвация карбида ниобия NbC (сталь марки 347) или карбида титана TiC (сталь марки 321). Как отмечалось ранее, было установлено, что сера оказывает наиболее вредное, по сравнению с фосфором, влияние относительно образования трещин в ЗТВ.
Образование ликвационных трещин в ЗТВ можно регулировать воздействием на химический состав основного металла. В основных металлах, имеющих ферритный потенциал (по диаграмме WRC-1992), равный единице или более, образуется некоторое количество феррита на границе ЗТВ и зоны частичного расплавления, что эффективно препятствует образованию ликвационных трещин. Это происходит вследствие того, что имеющиеся границы феррит—аустенит плохо смачиваются жидкими пленками. Образование феррита по границам зерен также ограничивает рост зерна и оказывает благоприятное воздействие на снижение склонности к образованию трещины.

В сталях с полностью аустенитной ЗТВ (феррит отсутствует по границам зерен) склонность к образованию ликвационных трещин может быть минимизирована ограничением уровня содержания примесей и размера зерна. Снижение тепловложения приводит к большим температурным градиентам в области ЗТВ и уменьшает ширину зоны, в которой образуется ликвация. Размер зерна также имеет важное влияние на склонность к образованию ликвационных трещин, при более мелком зерне повышается стойкость к образованию трещин. Поскольку разрушение возникает вдоль границ зерен, увеличение площади этих границ снижает степень сегрегации и местные напряжения на отдельных границах, что приводит к росту общих напряжений, необходимых для инициирования трещины.
Пример образования трещин в ЗТВ аустенитных нержавеющих сталей представлен на рис. 6.37. Эта микроструктура была получена в результате испытания точечной пробы по методике Varestraint на сталях с различными значениями ферритного потенциала. Когда ферритный потенциал равен нулю, растрескивание возникает при относительно низких напряжениях растяжения и трещины распространяются на некоторое расстояние от границы сплавления. Когда ферритный потенциал превышает 1, некоторое количество феррита формируется по границе зерен в высокотемпературной ЗТВ. Присутствие такого феррита понижает склонность к образованию трещины. На рис. 6.38 показаны результаты испытаний точечной пробы по методике Varestraint для сталей марок 304, 304L и А286.





Яндекс.Метрика