Ас₃

А ® Ф

Сталь35гс

Ас₁

700

А

А ® П

П

K

F

600

Р

T_mП

500

М

B

А ® Б

L

T_mБ

400

Мн

А ® М

300

t_min

t_L

t_K

t, с 

Рис. 2.3. Термокинетическая диаграмма превращений аустенита

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 %. 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.2.3).

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

(2.9)

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

(2.10)

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

(2.11)

Для нахождения положения точек K и L на рис. 2.3 , соответствующих длительности охлаждения от температуры Ас₃ до Т_mП или Т_mБ, производятся следующие расчеты.

1) По известным параметрам режима сварки по формуле (2.6) рассчитывается параметр 1/.

2) Если 1/  0,4, то используется формула расчета приращения температуры Т – Т₀ на оси шва для точечного быстродвижущегося источника на поверхности полубесконечного тела [3]

, (2.12)

где t – время, отсчитываемое от момента пересечения источником проекции рассматриваемой точки на ось шва.

После преобразований (2.12) время t_K , соответствующее точке К:

. (2.13)

Для точки L

. (2.14)

3) Если 1/  2.5, то используется формула расчета Т – Т₀ на оси шва для линейного быстродвижущегося источника в бесконечной пластине толщиной  [3]

(2.15)

После преобразований (2.15) время t_K , соответствующее точке К:

. (2.15)

Для точки L

. (2.16)

4) Если 0,4 < 1/ < 2,5, то используется формула расчета Т – Т₀ на оси шва для точечного быстродвижущегося источника на поверхности плоского слоя толщиной  [3].

, (2.17)

где а = /с – коэффициент температуропроводности, для сталей а = 0,08 см²/с;

F(z,t) – безразмерная функция от координаты z относительно оси шва ОХ и времени от момента прохождения источника проекции заданной точки на ось шва.

Номограмма для расчета величины F (0, t) в зависимости от безразмерного времени  = at/² приведена на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Номограмма для расчета F (0, t)

Уравнение регрессии для кривой на рис. 2.4 с коэффициентом корреляции 0,991 имеет вид

F = 5,401 ^{– 0,45} (2.18)

Подставляя значение F из формулы (2.18) в уравнение (2.17), после преобразований получим

, (2.19)

. (2.20)