UDK 621.791.05:669.14.018.298 Strokovni članek ISSN 1580-2949 MTAEC 9, 36(5)247(2002) V. GRDUN, B. GODEC: NEUGODNE MIKROSTRUKTURNE SESTAVINE V ZVARNIH SPOJIH ... NEUGODNE MIKROSTRUKTURNE SESTAVINE V ZVARNIH SPOJIH KONSTRUKCIJSKIH JEKEL UNFAVOURABLE MICRO-CONSTITUENTS IN THE WELDED JOINTS OF CONSTRUCTION STEELS Viktor Grdun, Boštjan Godec Inštitut za metalne konstrukcije, Mencingerjeva 7, 1001 Ljubljana, Slovenija viktor.grdunŽimk.si Prejem rokopisa - received: 2002-02-04; sprejem za objavo - accepted for publication: 2002-03-26 Lastnosti zvarov so odvisne od mikrostrukture, ki jo lahko načrtujemo z izbranimi materiali in tehnologijo varjenja. V toplotno vplivanem področju in varu lahko nastanejo posebno neugodne mikrostrukturne sestavine, ki slabo vplivajo na lastnosti zvarov, predvsem žilavost in dinamično trdnost. Opravili smo raziskave za ugotovitev pojava neugodnih mikrostrukturnih sestavin in njihovega vpliva na lastnosti realnih zvarov pri različnih konstrukcijskih jeklih. Ključne besede: varjenje, drobnozrnata konstrukcijska jekla, martenzitno avstenitne mikrostrukturne sestavine, žilavost zvara, toplotno vplivano področje Weld properties depend on microstructure, which can be planned by selecting the materials and the weld technology. In the heat-affected zone and the weld unfavourable micro-constituents can appear, which have a detrimental effect on the weld properties, especially on the toughness and the dynamic strength. An investigation to determine the unfavourable micro-constituents and their effect on the weld properties of a real weld in different construction steels was performed. Key words: welding, fine-grain construction steels, martensite-austenite micro-constituents, toughness of the welded joint, heat-affected zone 1 UVOD Med varjenjem konstrukcijskih jekel pride pri segrevanju in ohlajanju do sprememb mikrostrukture. S tem se spremenijo tudi lastnosti varjenega materiala (slika 1). Glede na mikrostrukturo razdelimo toplotno vplivano področjezvarov v štiri delez naslednjimi orientacijskimi temperaturami: grobozrnato področje (GZ TVP, 1100 - 1500 °C), nadkritično segreto področje (NK TVP, 850 - 1100 °C), medkritično segreto področje (MK TVP, AC1 - AC3) in podkritično segreto področje (PK TVP, 500 - AC1) 1,3. Te temperature seveda veljajo za relativno počasno segrevanje. Pri enovarkovnih zvarih splošnih konstrukcijskih jekel je navadno najslabša žilavost v grobozrnatem delu toplotno vplivanega področja (GZ TVP). V primeru drobnozrnatih jekel pa je lahko posebno neugodno tudi MK TVP, kjer nastajajo predvsem po kristalnih mejah mikrostrukturne sestavine, ki so produkt delnetransformacijejekla 1,2,5. Izoblikujejo se kot neugodne martenzitno-avstenitne in martenzitne mikrostrukturne sesatvine (v nadaljevanju označeno z MA) ter bolj ugodne martenzitno-bainitne in bainitne mikrostrukturne sestavine (v nadaljevanju označeno z MB). To je v neposredni povezavi s kinetiko transformacije, ki je odvisna od temperature predgrevanja, vnosa toplote, kemične sestave jekla in temperature avsteni-tizacije. V MK TVP material pri segrevanju delno transformira v avstenit. Iz tega avstenita nastanejo pri Slika 1: Žilavost v različnih delih zvara 1,3 ohlajanju MA in MB. Figure 1: Toughness in the different parts of the welded joint MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 36 (2002) 5 247 V. GRDUN, B. GODEC: NEUGODNE MIKROSTRUKTURNE SESTAVINE V ZVARNIH SPOJIH MA vplivajo predvsem na zmanjšanje žilavosti in dinamičnetrdnosti zvarnega spoja 1,2,4,5,6,7,13. Po nekaterih teorijah naj bi bile MA sprožilci krhkega loma, ker bi se pod vplivom natezne napetosti zaradi svoje krhkosti hitro prelomile 5. Krhkost MA povzročajo mrežne napetosti zaradi prisilno raztopljenega ogljika v martenzitu in delno velika gostota dislokacij v martenzitu ter elastične napetosti v zaostalem avstenitu 8. Vendar so lastnosti materiala odvisne od celotne mikrostrukture. Pri večvar-kovnem varjenju nastajajo MA in MB sestavine v vseh medkritično segretih delih zvara - v grobozrnatem TVP (MK GZ TVP), drobnozrnatem TVP (MK DZ TVP), medkritično segretem TVP (MK TVP) in TVP posameznih varkov v varu (MK TVP var). Pri tem je treba omeniti, da so lahko v varu poleg MA, ki nastanejo v medkritično segretem področju strjenega vara, tudi MA-sestavine kot mikrofaze ob feritu v primeru, ko nastaja acikularni ali pa widmannstättski ferit pri ohlajanju talilnega področja 4,6 (primer pri varjenju drobnozrnatih jekel manjše trdnosti). V tem primeru se zaradi izločanja ferita iz avstenita preostali avstenit bogati z ogljikom. Majhna z ogljikom bogata avstenitna področja, ki ostanejo med igličastim feritom, se lahko pri ohlajanju delno transformirajo v martenzit. Nastanejo področja z martenzitom in zadržanim avstenitom oz. MA. Pogost je tudi primer, ko ostanejo ta področja v celoti v obliki zadržanega avstenita. Tako nastale MA-sestavine imajo drugačno morfologijo in so bolj bogatez ogljikom v primerjavi z MA, ki so nastalev MK TVP. V nadaljevanju se bomo omejili na raziskave MA- in MB-sestavin, ki nastajajo v medkritično segretih delih zvara. Pri večvarkovnem varjenju se MA in MB popuščajo zaradi toplotnih ciklov naslednjih varkov, s tem pa se spreminja tudi njihov vpliv. MA se spreminjajo v popuščeni martenzit. Pričakovati je ugoden vpliv na žilavost. 2 EKSPERIMENTALNI DEL (0,8 za MAG), E ŠkJ/mm] vnos energije (E = U-I-lCrVv), U ŠV] napetost, / ŠA] tok, v Šmm/s] hitrost varjenja, T0 Š°C] delovna temperatura (temperatura predgrevanja oz. medvarkovna temperatura), F2 faktor oblikespoja za dvodimenzionalno odvajanje toplote, F3 faktor oblike spoja za tridimenzionalno odvajanjetoplote(za korenski varek in temenske varke smo upoštevali F2 = F3 = 1, za polnilnevarke F2 = F3 = 0,9). Velja tista enačba, pri kateri dobimo večjo vrednost t8/5. Časi ohlajanja t8/5 so bili za koren in polnilne varke 3,46 - 4,37 s ter za temenske varke 4,72 - 9,98 s (slika 4). S tem smo zagotovili realne pogoje varjenja teh jekel, kjer dobimo ustrezno kvaliteto zvarnih spojev pri trdnostno homogenih zvarih. Tako nastane v korenu in na sredini zvara pretežno martenzitna mikrostruktura, ki je močneje popuščena, v temenu pa manj popuščena in nepopuščena martenzitno bainitna mikrostruktura 11. Zvarni žleb je bil pripravljen na eni strani samo s plamenskim odrezom in na drugi strani z rezkanjem (slika 2). S tem smo želeli ugotoviti tudi vpliv priprave zvarnega žleba. 3REZULTATI 3.1 Ugotavljanje nastanka MA-mikrostrukturnih sestavin pri varjenju jekla S960QL po postopku MAG na pločevini t = 15 mm Tabela 1: Kemična sestava jekla S960QL (W. Nr. 1.8933) Table 1: Chemical composition of steel S960QL (W. Nr. 1.8933) Kemična sestava Š%] C Si Mn P S 0,170 0,240 0,680 0,011 0,0011 Al B Cr Cu Mo 0,025 0,0002 0,610 0,010 0,360 N Nb Ni Ti V 0,0037 0,001 1,570 0,003 0,060 Za ugotavljanjenastanka neugodnih mikrostrukturnih sestavin smo po postopku MAG zavarili sočelni zvar s poboljšanim drobnozrnatim jeklom S960QL, kjer smo odvzeli vzorec za metalografsko preiskavo po vsakem varku. Pri varjenju smo ugotavljali čase ohlajanja t8/5 (trajanje ohlajanja med 800 in 500 °C) po smernici SEW 088 9, kjer veljata enačbi (1) za primer dvodimenzionalnega odvajanja toplote in (2) za primer tridimenzionalnega odvajanja toplote: t8/5= (4300 -4,3- T0 )10 (6700-5-T0)-Q- Q2 1 500 - T 1 800 - T F2(s) (1) F3 (s) (2) Pri tem pomeni: d Šmm] debelina pločevine, g ŠkJ/mm] vnos toplote(g = r|L), rj izkoristek energije Slika 2: a) vzorec 1 (1 varek), b) vzorec 4 (4 varki), c) vzorec 9 (9 varkov) Figure 2: a) sample1 (oneweld pass), b) sample 4 (four weld passes), c) sample9 (nineweld passes) 2 1 1 d 500 - T0 J 1Č800 - T0 J 8/5 248 MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 36 (2002) 5 V. GRDUN, B. GODEC: NEUGODNE MIKROSTRUKTURNE SESTAVINE V ZVARNIH SPOJIH Slika 3: Mikrostruktura zvara 4: a) mesto 2 - popuščeni martenzit in MA, b, c, d) mesto 3 - popuščeni martenzit in MA, e) mesto 7 - popuščeni martenzit in popuščene MA, f, g, h) mesto 6 - popuščeni martenzit in popuščene MA, i) mesto 1 - osnovni material - popuščeni martenzit, j) mesto 4 - popuščeni martenzit in bainit in MA, k) mesto 5 - popuščeni martenzit in bainit in popuščene MA, l) mesto 4 - popuščeni martenzit in bainit in MA Figure 3: Microstructureof sample4: a) location 2 - te mpe re d martensite and MA, b, c, d) location 3 - te mpe re d martensite and MA, e) location 7 - tempered martensite and tempered MA, f, g, h) location 6 - te mpe re d martensite and tempered MA, i) location 1 - parent material - tempered martensite, j) location 4 - te mpe re d martensite, bainite and MA, k) location 5 - te mpe re d martensite, bainite and tempered MA, l) location 4 -tempered martensite, bainite and MA Tabela 2: Mehanske lastnosti in žilavost jekla S960QL Table2: Mechanical properties and toughness of steel S960QL ReH ŠN/mm2] Rm ŠN/mm2] ReH /Rm Š%] A Š%] KV (- 40 °C) ŠJ] 996 1045 95 12 163 Tabela 3: Kemična sestava žice NiMoCr 96, Joh. Pengg AG, Austria, o 1,2 mm, AWS A.5.28 ER 120S-G Table 3: Chemical composition of wire NiMoCr 96, Joh. Pengg AG, Austria, o 1,2 mm, AWS A.5.28 ER 120S-G 12 10 123456789 Varek Slika 4: Podatki o varjenju zvarov 1 - 9 Figure 4: Data of pass welding 1 - 9 Kemična sestava Š%] C Si Mn P S Al 0,090 0,610 1,730 0,009 0,013 0,007 Cr Cu Mo Ni Ti 0,290 0,070 0,400 2,470 0,050 Tabela 4: Zagotovljenemehanskelastnosti in žilavost žiceNiMoCr 96 Table 4: Guaranteed mechanical properties and toughness of wire NiMoCr 96 ReH ŠN/mm2] Rm ŠN/mm2] A5 Š%] KV (+ 20 °C) ŠJ] KV (- 60 °C) ŠJ] >930 >980 > 14 >70 -40 500 450 400 350 0 300 > 250 1 200 150 100 50 0 .-A. .L---& ILČ 'A--A-..«' Č . Ii Meritev li —•— vzorec 9 - teme —A—vzorec 9 - koren ---A--vzorec 1 -koren -vzorec 9-sredina - največja dovoljena vrednost Slika 5: Potek trdote čez zvara 1 in 9 Figure 5: Hardness test on samples 1 and 9 8 6 4 2 0 MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 36 (2002) 5 249 V. GRDUN, B. GODEC: NEUGODNE MIKROSTRUKTURNE SESTAVINE V ZVARNIH SPOJIH 3.2 Primeri neugodnih mikrostrukturnih sestavin in njihov vpliv pri zvarih različnih konstrukcijskih jekel Pri ugotavljanju vpliva MA-mikrostrukturnih sestavin na lastnosti zvarov smo opravili preiskave na realnih Slika 6: a - makrostruktura zvara 13, b - mikrostruktura osnovnega materiala, c - MA v MK TVP, d - prelom žilavostnega preskušanca skozi MK TVP Figure 6: a - macrostructureof weld 13, b - microstructureof parent metal, c - MA constituents in IC HAZ, d - break of Charpy specimen through IC HAZ zvarih konstrukcijskih jekel različne kvalitete, različnih debelin in pri različnih pogojih varjenja. Zvari niso bili toplotno obdelani po varjenju. Opravili smo natezni, pregibni, trdotni in udarni preskus žilavosti po Charpyju, metalografsko preiskavo ter fraktografsko preiskavo Charpy-žilavostnih preskušancev pri jeklu S960QL in S890QL. 3.2.1 Sočelni zvar pločevine t = 5 mm in t = 6 mm -jeklo S690QL (W. Nr. 1.8928), varjeno s stržensko žico FILCORD TENAX in keramično podložko (slika 6) Izračunani časi t8/5 od začetka do konca varjenja (vpliv podložke ni upoštevan): 18,4 s, 27,0 s. Povprečna vrednost žilavosti KV (- 40 °C) v MK DZ TVP je bila 12 J (zahteva ? 27 J) 3.2.2 Sočelni zvar pločevine t = 12 mm - jeklo S890QL (W. Nr. 1.8983), varjeno po postopku MAG v vertikalnem položaju z nihanjem (vzorec 14) in vodoravnem položaju brez nihanja (vzorec 15) (slika 7) Časi t8/5 od začetka do konca varjenja vzorca 14 (slika 7a): 4,2 s, 4,3 s, 3,3 s, 5,6 s, 7,2 s, 8,1 s. Časi t8/5 od začetka do konca varjenja vzorca 15 (slika 7b): 4,5 s, 5,3 s, 3,7 s, 4,9 s, 5,6 s, 5,6 s, 9,5 s. Slika 7: a - makrostruktura zvara 14, b - makrostruktura zvara 15, c - MA v MK GZ TVP zvara 14 na mestu, ki je na sliki 7-a označeno s puščico, d - popuščeneMA v MK GZ TVP zvara 15 na mestu, ki jena sliki 7-b označeno s puščico, e - vzorec 14, prelom pregibnega preskušanca s temenom v nategu skozi področje z MA v MK TVP Figure 7: a - macrostructureof weld 14, b - macrostructureof weld 15, c - MA constituents in IC CG HAZ of weld 14 in the location that is marked with arrow in figure 7-a, d - tempered MA constituents in IC CG HAZ of weld 15 in the location that is marked with arrow in figure 7-b, e - sample 14, break of face bend specimen through region with MA in IC HAZ Slika 8: a - makrostruktura zvara 16, b -MA v MK GZ TVP zadnjega varka, c - prelom nateznega preskušanca v področju popuščenih MA Figure 8: a - macrostructureof weld 16, b -MA constituents in IC CG HAZ of last weld pass, c - break of tensile specimen in region of tempered MA constituents 250 MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 36 (2002) 5 V. GRDUN, B. GODEC: NEUGODNE MIKROSTRUKTURNE SESTAVINE V ZVARNIH SPOJIH Slika 9: MA-mikrostrukturnesestavinev MK GZ TVP po popuščanju zaradi toplotnih ciklov naslednjih varkov Figure 9: Tempered MA constituents in IC CG HAZ after tempering due to thermal cycles of next passes 3.2.3 Sočelni zvar pločevine t = 6 mm - je klo S960QL (W. Nr. 1.8933), varjeno po postopku MAG v vodoravnem položaju z žico NiMoCr96 (slika 8) Časi t8/5 od začetka do konca varjenja: 5,2 s, 6,9 s, 7,2 s. 3.2.4 Sočelni zvar pločevine t = 20 mm - jeklo S355J2G3 (W. Nr. 1.0570), varjeno ročno obločno z elektrodo EVB 50 (EN 499: E 42 4 B 32 H 5) Časi t8/5 pri varjenju: 5,6 s do 21,4 s 3.2.5 Metalografska in fraktografska preiskava Charpy-žilavostnih preskušancev (slika 10) 4 DISKUSIJA NeugodneMA-mikrostrukturnesestavinev MK TVP nastajajo v TVP in varu v zelo širokem območju časov ohlajanja t8/5. Ugotovili smo jih pri vseh preiskanih primerih, kjer je bilo območje časov t8/5 med 2,3 in 75 s 10. V primeru jekla S355J2G3 jih je malo, medtem ko nastajajo intenzivno pri drobnozrnatih jeklih, predvsem pri kvalitetah S690QL do S960QL. To kaže, da na nastanek in pogostost MA-mikrostrukturnih sestavin najbolj vpliva kemična sestava osnovnih in dodajnih materialov in manj lokalne spremembe pri delni transformaciji. Zaradi velike hitrosti segrevanja pri varjenju sezačnetransformacija v avstenit pri dosti višji temperaturi, kot je to pri ravnotežnih razmerah. Zato ne moremo razlagati nastanka MA in MB z metastabilnim faznim diagramom Fe- Fe3C. Energijsko najugodnejša mesta so kristalne meje. Ob teh se pri segrevanju (relativno visoke temperature in kratki časi) poveča koncentracija karbidov, ki se pri transformaciji raztopijo v avstenitu. Področja z večjo koncentracijo karbidov se izoblikujejo tudi znotraj kristalnih zrn. To so temno sivi pasovi z večjo koncentracijo karbidov, ob katerih so svetli pasovi skoraj brez karbidov (na sliki 3g označeno s črticama). Isto področjejeprikazano na elektronsko mikroskopskem posnetku na sliki 3h. Vendar v MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 36 (2002) 5 kristalnih zrnih na mestih z večjo koncentracijo ogljika redko nastanejo MA, ker so to energijsko manj ugodna mesta. Pri svetlobnomikroskopski preiskavi so MA-mikrostrukturne sestavine vidne kot svetli delci, ker se slabo jedkajo, popuščene MA pa kot izrazito temni delci. Pri kratkih časih t8/5, kar jepraksa varjenja visokotrdnih drobnozrnatih jekel, nastajajo skoraj v celoti MA, pri dolgih pa MB in MA. MA se pri večvarkovnem varjenju zelo hitro popuščajo (slika 2, slika 3 - mesto 6). Nepopuščene so predvsem v področju TVP zadnjega varka, ki zajame osnovni material in var (vzorca 14, 16) ali pa samo var (vzorca 9, 15). Preskus trdotekažeizrazit vpliv toplotnih ciklov naslednjih varkov pri varjenju. Pri tem pride v primeru martenzitnemikrostrukturedo močnega popuščanja in zmanjšanja trdoteosnovnemikrostrukture(slika 5). Podoben vpliv je pričakovati tudi pri MA-mikro-strukturnih sestavinah, saj je metalografska preiskava pokazala, da sele-tezelo hitro popuščajo (Tpopuščanja < 750 °C). Pri žilavostnem preskusu po Charpyju je ugotovljena slaba žilavost v MK TVP pri vzorcu 13, kjer so bile v področju zareze po celotni debelini zvara MA-mikro-strukturne sestavine. Pri drugih zvarih, kjer so žilavostni preskušanci zajeli področja z različnimi mikrostruk-turami (slika 11), so biležilavosti večjeod minimalnih zahtev za osnovni material. Pri oceni vpliva mikro-strukturena žilavost jetreba upoštevati tudi širino posameznega področja in lastnosti bližnje okolice ob prelomu, kar tudi vpliva na žilavost 14. Prelomi žilavostnih preskušancev po Charpyju so v področjih z MA krhki v primeru goste razporeditve le teh, to je na sredini MK TVP oz. v bližini DZ TVP. V primeru, kjer so MA bolj redko razporejene, so prelomi pretežno žilavi z manjšimi področji krhkega cepilnega loma. Prelom se širi prečno čez MA na mejah in skozi žilavo osnovno mikrostrukturo. Popuščene MA-mikro-strukturnesestavinevplivajo ugodno na žilavost. V popuščenem MK TVP je prelom v celoti žilav, v popuščenem MK GZ TVP pa krhek in žilav. Prelomi v nepopuščenem martenzitnem GZ TVP so popolnoma krhki. Krhkost kažejo tudi popuščena grobozrnata področja. Pri nateznih in pregibnih preskušancih, kjer so bili prelomi skozi področja z MA ali popuščenimi MA, nismo nikjer ugotovili mikrorazpok, ki bi seširileskozi te sestavine v okolico. Pri statičnih obremenitvah z dovolj veliko plastično deformacijo bi bili možni zgodnji prelomi skozi sameMA ali pa mikrorazpokeob njih, vendar preiskave kažejo, da MA ne zmanjšujejo mehanskih lastnosti pri teh obremenitvah. Prelomi pri nekaterih pregibnih preskušancih so posledica trdnostne heterogenosti zvarnih spojev. Napetosti tečenja in trdnosti so bile pri vseh zvarih večje od minimalnih zahtev za osnovni material. Pri dinamičnih obremenitvah je mehanizem poslabšanja žilavosti in dinamične trdnosti zapleten. Na 251 V. GRDUN, B. GODEC: NEUGODNE MIKROSTRUKTURNE SESTAVINE V ZVARNIH SPOJIH Slika 10: Prelomi Charpy-žilavostnih preskušancev: a (vzorec 16) - mikrostruktura ob prelomu skozi osnovni material, b (vzorec 16) - prelom na mestu, ki je predstavljeno na sliki 10 a, c (vzorec 16) - mikrostruktura ob prelomu skozi var in GZ TVP zadnjega varka, d (vzorec 16) - prelom na mestu, ki je predstavljeno na sliki 10 c (na levi strani žilav prelom v varu), e (vzorec 16) - mikrostruktura ob prelomu skozi popuščeno MK GZ TVP, f (vzorec 16) - prelom na mestu, ki je predstavljeno na sliki 10 e, g (vzorec 16) - prelom na mestu, ki je predstavljeno na sliki 10 h, h (vzorec 16) - mikrostruktura ob prelomu skozi področje z MA na prehodu med MK GZ TVP in MK DZ TVP, i (vzorec 16) - prelom na mestu, ki je predstavljeno na sliki 10 j, j (vzorec 16) - mikrostruktura ob prelomu skozi področje z MA v MK TVP, k (vzorec 15) - prelom na mestu, ki je predstavljeno na sliki 10 l, l (vzorec 15) - mikrostruktura ob prelomu skozi področje s popuščenimi MA v MK TVP Figure 10: Break of Charpy specimens: a (sample 16) - microstructure along break through parent metal, b (sample16) - break at placewhich is shown in figure10 a, c (sample16) - microstructurealong break through weld and CG HAZ of thelast weld pass, d (sample16) - break at place which is shown in figure10 c (on theleft sidetough break in theweld), e (sample 16) - microstructure along break through tempered IC CG HAZ, f (sample16) - break at placewhich is shown in figure10 e, g (sample16) - break at placewhich is shown in figure10 h, h (sample16) -microstructure along break through region with MA on transition between IC CG HAZ and IC FG HAZ, i (sample16) - break at placewhich is shown in figure10 j, j (sample16) - microstructurealong break through region with MA in IC HAZ, k (sample15) - break at placewhich is shown in figure10 l, l (sample 15) - microstructure along break through region with tempered MA in IC HAZ 252 MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 36 (2002) 5 V. GRDUN, B. GODEC: NEUGODNE MIKROSTRUKTURNE SESTAVINE V ZVARNIH SPOJIH ... Slika 11: Položaj zareze žilavostnih preskušancev v TVP pri V zvarih debelejših pločevin Figure 11: Notch position of Charpy specimens in HAZ at V welds of thicker sheets te lastnosti vpliva vrsta obremenitve in celotna mikrostruktura. MA niso povsod povezane med seboj (slika 3). Zvari imajo boljšelastnosti, česo varjeni enostransko in če je zaključni varek v sredini vara (vzorec 15). Tako je nepopuščeno toplotno vplivano področje tega varka v vam, ki ima navadno boljšo žilavost v primerjavi z grobozrnatim in medkritičnim delom TVP osnovnega materiala. Ob tem jezaradi manjšekoličineogljika v vam manjša utrditev v zaključnem TVP, kar ugodno vpliva na pregibne lastnosti zvara. Pri pripravi zvarnega žleba nismo ugotovili razlike med plamensko odrezano in rezkano stranjo. TVP zvara je bilo širše kot TVP plamenskega reza. Ugotovljeno je bilo, da so pri drobnozrnatih jeklih različnih kvalitet različni deli zvara najbolj neugodna oz. krhka področja. Tako jepri drobnozrnatih jeklih z bainitno mikrostrukturo in manjšo koncentracijo ogljika najbolj neugodno področje MK GZ TVP, medtem ko je pri drobnozrnatih jeklih z martenzitno mikrostrukturo in večjo koncentracijo ogljika najbolj neugodno področje GZTVP1. Drobnozrnata jekla moramo variti večvarkovno. Ugodnejšejeizbrati manjševnosetoplotein predgre-vanje. S tem dosežemo ozka toplotno vplivana področja s popuščeno osnovno mikrostrukturo in popuščenimi MA-mikrostrukturnimi sestavinami, manjša kristalna zrna v GZ TVP in ustrezne mehanske lastnosti. Za jekla kvaliteteS690QL do S960QL sejev praksi pokazalo, da lahko dosežemo ustrezne čase t8/5 pri delovnih temperaturah do približno 200 °C pri številu varkov, ki ga ugotovimo na naslednji način: 0,6 x dpi0čevine v Šmm] za sočelne V-zvare pri debelinah pločevine 12-20 mm, 0,5 x dpiočevine v Šmm] za sočelne V-zvare pri debelinah 10 mm in manj in 0,8 x dpi0čevine v Šmm] - 3 za X-zvare pri debelinah pločevine > 20 mm n. 5 SKLEPI Pri splošnih konstrukcijskih jeklih je zaradi majhne količineMA-mikrostrukturnih sestavin njihov vpliv na mehanske lastnosti in žilavost zvarov majhen. Neugodno (letelastnosti) jegrobozrnato področjeTVP. Pri drobnozrnatih jeklih imajo negativni vpliv na žilavost in dinamično trdnost zvarov grobozrnato področjeTVP in MA. Tudi pri poboljšanih drobnozrnatih jeklih z martenzitno mikrostrukturo kvalitete S690QL do S960QL, ki imajo večje količine ogljika (0,13 - 0,20 % C) in drugih legirnih elementov in ki jih varimo predvsem na martenzitno mikrostrukturo, je najbolj neugodni del zvara nepopuščeno GZ TVP, ki je izrazito krhko področje. Pri tem ima poleg grobozrnatosti negativni vpliv tudi nepopuščeni martenzit v tem področju. Grobozrnata mikrostruktura vpliva na krhkost tudi v popuščenem MK GZ TVP. MA-mikrostrukturne sestavine vplivajo negativno, če so nepopuščene, kar je omejeno na TVP zadnjega varka. To je težava pri varjenju tankih pločevin, kjer lahko nastane področje z nepopuščenimi MA čez celotno debelino zvara, kjer ugotovimo slabo žilavost tudi z udarnim preskusom žilavosti po Charpyju. Ob tem je skoraj čez celotno debelino zvara tudi nepopuščeno grobozrnato martenzitno področje. Pri debelih pločevinah, ki so varjene večvarkovno, je zaradi toplotne regeneracije zvara malo neugodnih nepopuščenih mikrostrukturnih sestavin. Takšni zvari so lahko zelo kvalitetni, kar potrjuje že dolgoletna uporaba visokotrdnih drobnozrnatih jekel pri najbolj zahtevnih konstrukcijah, ki so dinamično obremenjene in ki obratujejo pri nizkih temperaturah. Možnosti za izboljšanjekvalitetezvarnih spojev pri tankih pločevinah je treba šele podrobneje raziskati. 6 LITERATURA 1 C. L. Davis, J. E. King: CleavageInitiation in theIntercritically Reheated Coarse-Grained Heat-Affected Zone: Part I. Fractographic Evidence, Metallurgical and materials transactions A, 25A (1994), 563 - 573 2C. L. Davis, J. E. King: CleavageInitiation in theIntercritically Reheated Coarse-Grained Heat Affected Zone: Part II. Failure Criteria and Statistical Effects, Metallurgical and materials transactions A, 27A (1996), 3019 - 3029 3T. B. Larsson, T. Berglund: Handbook on welding of Oxelösund steels, 1992, 18 4 ASM HANDBOOK Volume 6, Welding, brazing, soldering, ASM International, 1993, 71 - 83 5Z. Praunseis, M. Toyoda, A. Krizman, M. Ohata: TheRoleand Formation of Martensite-austenite Constituents in HSLA Welded Joints, Materiali in tehnologije 35 (2001) 3 - 4, 161 - 166 6 L Rak, V. Gliha, F. Vodopivec, M. Tavčar: The influence of Welding Technology and Welding Material Selection on Fracture Properties of Submerged Arc Welded, Low Carbon, Fine-grained Steel Plate, Železarski zbornik 25 (1991) 4, 117 - 125 71. Rak, V. Gliha and M. Koçak: Weldability and Toughness Assessment of Ti-Microalloyed Offshore Steel, Metallurgical and materials transactions A, 28A (1997), 199 - 206 8 S. Spaic: Fizikalna metalurgija, binarni sistemi, metalografija zlitin, Naravoslovnotehniška fakulteta, Ljubljana 2000, 305 9 SEW 088 - 1993, Schweißgeeignete Feinkornbaustähle, Verlag Stahleisen, Düsseldorf 10 B. Godec, V. Grdun, L Kovše: Welding fine-grained construction steel Niomol 490K, 4 European conference on welding, joining and cutting, Cavtat - Dubrovnik, 24 - 26 May, 2001, 173 - 178 MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 36 (2002) 5 253 V. GRDUN, B. GODEC: NEUGODNE MIKROSTRUKTURNE SESTAVINE V ZVARNIH SPOJIH V. Grdun, B. Godec, R. Kejžar: Posebnosti pri varjenju visokotrdnih drobnozrnatih konstrukcijskih jekel S960QL, Dan varilne tehnike 2001, zbornik prispevkov, 36 - 41 ASM HANDBOOK Volume 9, Metallography and Microstructures, ASM International, 1985, 165, 666 I. Hrivnjak, prevod L. Nedeljkovi}: Zavarljivost čelika, Gra|evinska knjiga, Beograd 1982, 164 E. Schmidtmann, W. Eckel und F. Hanus: Einfluß des Gefüges in der Wärmeeinflußzone auf die Zähigkeit von Schweißverbindungen hochfester Feinkornbaustähle, Stahl u. Eisen 103 (1983) 6, 275 - 280 254 MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 36 (2002) 5