Для нормализованной высокопрочной стали с ферриго-перлитной микроструктурой гарантируемые значения предела текучести и временного сопротивления разрыву не превышают 500 и 650 МПа соответственно. Более высокую прочность при сохранении необходимого уровня свариваемости и хладостойкости удается получить, подвергая сталь закалке и отпуску [7]. При этом возможны разнообразные вариации химического состава. Однако наиболее эффективными и здесь оказываются стали с карбонитридным упрочнением [30]. Сущность карбонитридного упрочнения при этом не изменяется. Особенность состоит лишь в том, что измельчение зерна аустенита нерастворившимися при нагреве для закалки дисперсными карбонитридами способствует измельчению микроструктуры продуктов закалки («пакетов» мартенсита и нижнего бейнита), а растворившиеся карбонитриды обеспечивают упрочнение, обусловленное дисперсионным твердением и торможением процессов возврата и рекристаллизации при отпуске.

Следует указать, что путем одной лишь закалки рядовой низколегированной стали типов 14Г2, 16ГС, 14ХГС и других употребляемых в прокате толщин (до 20 мм включительно) достигается весьма высокое упрочение с пределом текучести 00,2 ^ ^50 и временным сопротивлением разрыву ов > 850 МПа при сохранении достаточной пластичности 55> 12 % иу>45%. Однако под действием тепла сварочной дуги такая закаленная сталь разупрочняется на 15-30 %. Разупрочнение, обусловленное высоким отпуском и перекристаллизацией, достигает максимума на участке неполной перекристаллизации вблизи его внешней границы (рис. 1.8). Относительная величина разупрочнения и ширина охватываемого им участка тем больше, чем значительнее тепловложение сварки и чем выше упрочнилась сталь при закалке.

Легирование молибденом, ванадием, а также некоторыми другими элементами, способствуя сохранению высокой прочности в состоянии после закалки и отпуска, позволяет существенно уменьшить степень разупрочнения и ширину разупрочнен-ной зоны (рис. 1.9). Из числа предложенных в России высокопрочных закаленно-

Сталь марок 12Г2СМФ, 12ГН2МФАЮ и 12ХГН2МФБАЮ принадлежат к группе сталей с карбонитридным упрочнением, сталь марки 14Х2ГМФ относится к бейнитным сталям (при охлаждении на воздухе после аустенитизации в прокате значительной толщины образуется микроструктура бейнит). Тепловое воздействие сварки несколько уменьшает исходную твердость в околошовной зоне стали марки 12Г2СМФ, однако разупрочненный участок узок (2-10 мм) и не вызывает снижения временного сопротивления разрыву образцов сварных соединений с поперечными сварными швами при растяжении. Разупрочнение при сварке других рекомендуемых сталей мало и его практически не следует принимать во внимание.

Два варианта проката высокопрочной закаленно-отпущенной стали предусматривает ГОСТ 27772-88*. Эти стали имеют наименование С590 и С590К. При этом сталь С590 поставляется в виде листов толщиной 10-36 мм и по химическому составу аналогична стали марки 12Г2СМФ по табл. 1.22; сталь С590К поставляется в листах толщиной 10-40 мм и ее химический состав соответствует составу стали марки 12ГН2МФАЮ по той же таблице. Нормы механических свойств для листов сталей С590 и С590К те же, что и в табл. 1.23 для соответствующих сталей.

Сталь марки 12Г2СМФ рекомендуется для конструкций, эксплуатируемых в обычных условиях при расчетной температуре не ниже минус 40 °С. Сталь марок 12ГН2МФАЮ и 12ХГН2МФБАЮ благодаря повышенной хладостойкости может быть использована для наиболее ответственных металлоконструкций, в том числе эксплуатируемых при динамическом на-гружении и расчетной температуре минус 40 °С («северное исполнение»). Свои преимущества в хладостойкости эти стали сохраняют и в околошовной зоне сварных соединений (рис. 1.10). Оптимальные свойства в околошовной зоне достигаются при сварке на тепловых режимах, которым соответствует мгновенная скорость охлаждения при 600 °С в пределах 7-30 град/с. Заметное снижение ударной вязкости и повышение температуры хрупкости наблюдается при уменьшении скорости охлаждения ниже 5 град/с. Все перечисленные стали имеют значительный запас пластичности, что позволяет применять при изготовлении конструкций все виды механической обработки, а также холодную обработку давлением: гибку, вальцовку, штамповку и т.д.

В настоящее время закаленно-отпущенные высокопрочные стали поставляются только в виде листов толщиной 10-50 мм, причем для стали марок 12Г2СМФ и 12ГН2МФАЮ максимальная толщина ограничена величиной 40 мм по условию прокаливаемости. Сравнительно узкий диапазон толщин обусловлен параметрами действующего в термических отделениях металлургических заводов нагревательного и охлаждающего оборудования. Вместе с тем прокаливаемость наиболее легированной бейнитной стали марки 14Х2ГМР так значительна, что может обеспечить достижение требуемых механических характеристик в прокате толщиной 150-200 мм.