Одним из путей повышения качества и работоспособности конструкций машин и других изделий является применение высокопрочных свариваемых сталей. Использование их дает возможность снизить вес и повысить несущую способность конструкций. Это определяет большой теоретический и практический интерес исследования процессов структурообразования и изменения свойств высокопрочных сталей при упрочняющей термической обработке. Были исследованы механические свойства и структура высокопрочной свариваемой стали 14Х2ГМР методом просвечивающей электронной микроскопии в микроскопе 1EM-7A. Исследование показало, что при эакалке сталь приобретает структуру дислокационного реечного мартенсита. Параллельные рейки образуют пакеты мартенсита (рис. 8, и). Размер зерна а у стен колеблется от 40 до 160 мкм. а размер мартенситных пакетов от 5 до 20 мкм. Разориентировка между рейками мартенсита в пределах одного пакета, по данным микродифракции, не превышает 1-2°. Соседние пакеты разориентированы значительно больше, что свидетельствует о существовании между ними высокоугловых границ. В пределах одного пакета наиболее часто встречаются рейки толщиной 0,3—0,4 мкм. Внутри кристалла мартенсита наблюдается высокая плотность дислокаций (не ниже 10¹⁰ см^-1). Кристаллы мартенсита, образовавшиеся при повышенных температурах, успевают опуститься в процессе охлаждения. Внутри некоторых реек мартенсита отчетливо видны кристаллографически ориентированные выделения карбидной фазы, которая с помощью микродифракции идентифицируется как цементит (рис. 8). Исследуемый мартенсит характеризует почти полное отсутствие двойников внутри кристаллов.
При повышении скорости охлаждения до 120° С/с структура мартенсита меняется. Рейки изломаны, раэориентировка между соседними участками рейки увеличивается, плотность дислокаций возрастает.
После ВТМО предел текучести и ударная вязкость стали по сравнению с улучшенным состоянием повышаются, а порог хладноломкости снижается (-100° С после ВТМО и -70° С после улучшения). ВТМО существенно уменьшает чувствительность стали к надрезу. Работа распространения трещин в стали 14Х2ГМР после ВТМО высока и сохраняется на высоком уровне вплоть до -80° С. Эффект ВТМО, благодаря комплексному легированию, сохраняется вплоть до температуры отпуска 650° С. Предел прочности по сравнению с улучшением повышается на 10 кгс/мм², предел текучести на 11 кгс/мм², относительное удлинение остается на прежнем уровне. Возрастает сопротивление стали хрупкому разрушению, повышается работа распространения трещин, снижается порог хладноломкости (до -100° С).
Таким образом, оптимальный комплекс механических свойств стали 14Х2ГМР обеспечивается в результате ВТМО (закалки с прокатного нагрева) и отпуска при 650—680 С. ВТМО существенно повышает сопротивление высокопрочной строительной стали хрупкому и усталостному разрушению. При этом увеличивается конструктивная прочность стали за счет создания устойчивой субструктуры по типу полигонизации. ВТМО существенно повышает ударную вязкость высокопрочной стали, работу распространения трещин, вязкость разрушения, усталостную прочность и резко снижает порог хладноломкости.