Stale bainityczne do zastosowań w infrastrukturze kolejowej

Materiał rodzimy również zawierał wydzielenia wewnątrz listew ferrytu bainitycznego, ale zarówno ich udział, jak i wymiary były znacząco mniejsze. Zatem wzrost wymiarów wydzieleń węglikowych świadczy o rozpadzie ferrytu bainitycznego. Lokalnie jako produkt rozkładu austenitu szczątkowego zidentyfikowano również bainit górny (rys. 5b). Stwierdzono również obecność blokowego austenitu szczątkowego o silnym stopniu rozdrobnienia, który pozostał stabilny po procesie spajania (rys. 5c), a także blokowego austenitu szczątkowego, który uległ rozpadowi na ferryt i cementyt (rys. 5d). Występowanie odmiennych mechanizmów rozpadu w jednym obszarze badawczym (LTHAZ) wskazuje, że występujące mechanizmy rozpadu cechują się niejednorodnym przebiegiem wynikającym bezpośrednio z oddziaływania spawalniczych cykli cieplnych.

Zidentyfikowano również znaczącą ilość dyslokacji i obszarów wskazujących na obecność pól naprężeń. Należy podkreślić, że w trakcie konwencjonalnego odpuszczania gęstość dyslokacji stopniowo maleje, a tetragonalna sieć krystaliczna stopniowo zanika (BCT→BCC) [23, 24]. Można to wyjaśnić między innymi obecnością spawalniczych naprężeń własnych, powstających podczas procesu spawania. Należy również zauważyć, że proces spawania jest znacznie krótszy niż odpuszczanie, zatem może to wynikać z niewystarczającego czasu ekspozycji podwyższonej temperatury. Dlatego też zjawisko zdrowienia struktur metastabilnych do stanu równowagi termodynamicznej jest ograniczone.

Czytaj też >> Aktywne narzędzia skrawające sposobem na obróbkę w każdych warunkach

Zmiany strukturalne w połączeniach spajanych

Na podstawie oceny struktury stwierdzono, że krytyczną strefą połączeń zgrzewanych jest strefa LTHAZ 3 odpowiadająca również strefie zmiękczonej, występującej także w połączeniach spawanych innych stali wysokowytrzymałych. Oprócz największego spadku twardości strefa ta będzie również wykazywać zmniejszoną udarność, odporność na zużycie i zmęczenie kontaktowe ze względu na obecność niekorzystnie rozmieszczonego cementytu oraz brak efektu umocnienia w wyniku przemian fazowych (degradacja metastabilnej struktury i jej powrót do stanu równowagi termodynamicznej).

Biorąc pod uwagę złożone mechanizmy rozpadu zachodzące w trakcie procesu spawania w podstrefie LTHAZ, opracowano schemat degradacji struktury w połączeniach spawanych silnie rozdrobnionych stali bainitycznych (rys. 6).

Austenit szczątkowy

W obszarze oddziaływania relatywnie niskiej temperatury (obszar B na rys. 6) zachodzą poważniejsze zmiany w wyniku mechanizmów dekompozycji, obejmujących procesy wydzieleniowe cementytu i/lub węglika ε oraz obniżenie stężenia węgla w austenicie szczątkowym. Procesy wydzieleniowe najpierw zachodzą w warstwowym austenicie szczątkowym o wyższym stężeniu węgla. Zgrubny blokowy austenit szczątkowy zostaje efektywnie zubożony w węgiel i tym samym staje się mniej stabilny, co skutkuje jego przemianą w martenzyt w trakcie chłodzenia po procesie spawania. Podczas oddziaływania jeszcze wyższej temperatury w trakcie procesu spawania (obszar C na rys. 6) austenit szczątkowy ulega niemal całkowitemu rozkładowi.

Warstwowy austenit szczątkowy oraz silnie rozdrobniony austenit blokowy ulegają rozpadowi na mieszaninę ferrytu i cementytu, podczas gdy zgrubny blokowy austenit szczątkowy może ulec rozkładowi również na perlit. W tym obszarze może również wystąpić wzrost grubości listew ferrytu bainitycznego. Następnie można zidentyfikować obszar, w którym występuje najsilniejszy efekt zmiękczenia (obszar D na rys. 6). W tej strefie struktura praktycznie powróciła do stanu równowagi termodynamicznej i nie można zidentyfikować żadnych cech strukturalnych związanych z przemianą bainityczną. Listwowa morfologia ferrytu bainitycznego staje się równowagowa, co również świadczy o zaniku umocnienia związanego z przemianą bainityczną. Należy również podkreślić, że cały obszar LTHAZ to także strefy przejściowe, których struktura stopniowo ewoluuje.

Galeria

Zobacz więcej

Mogą zainteresować Cię również

Skandynawski producent wymienników ciepła wybrał próżniowy piec SECO/WARWICK

Obróbka cieplno-mechaniczna stopów Mg

Czy spawanie można wykorzystać w procesie druku 3D?

zobacz więcej