84

This project has been funded with support from the European Commission. This publication reflects the views only of the authors, and the Commission cannot be held responsible for any use, which may be made of the information contained therein.

7 ŠTRUKTÚRA ZVAROVÉHO SPOJA

7.1 Teplotné pole, teplotný cyklus, tepelný príkon zvárania

Pri zváraní vytvára zdroj tepla zmeny teploty spájaných materiálov v závislosti na čase a polohe voči zdroju tepla. Rozdelenie teploty a jej zmeny v závislosti na čase nazývame teplotným poľom. Možno ho spočítať matematicky pomocou diferenciálnych rovníc vedenia tepla v tuhých telesách. Rosenthal [5]a Rykalin [6] navrhli jeho výpočet pre bodový priamočiaro sa pohybujúci zdroj tepla pomocou rovnice vedenia tepla v tuhej fáze:

(7-1)

kde x, y, z sú súradnice miesta, T (°K) – teplota,

λ – koeficient tepelnej vodivosti (W/mL),

ρ .c – objemový tepelný obsah (J/m3 K),

λ

a = –––––.

ρ .c

Účinok teplotných zmien vyvoláva v oblasti zvarových spojov zmeny vlastností. Tieto zmeny závisia od chemického zloženia, hrúbky, tvaru spoja, podmienok zvárania ako aj od tepelno – fyzikálnych charakteristík zváraných materiálov (tepelnej vodivosti, merného tepla a pod.). Teplotné zmeny vyvolané oblúkovým zváraním sú charakteristické vysokou rýchlosťou ohrevu a ochladzovania ako aj gradietom teplôt v závislosti od vzdialenosti od zvaru. Zmeny teploty jedného miesta zvarového spoja v závislosti na čase charakterizuje tzv. teplotný cyklus zvárania t. j. časová zmena teploty (obr. 7-1). Teplotný cyklus je charakteristický pre každý bod teplotného poľa. Je definovaný maximálnou teplotou, rýchlosťou ohrevu a rýchlosťou ochladzovania. Maximálna teplota ohrevu závisí od jeho vzdialenosti od zvarového spoja. So zväčšujúcou vzdialenosťou od zvarového kúpeľa sa maximálna teplota teplotného cyklu znižuje. V priečnom reze zvarového spoja sa tak v okolí spoja v danom čase vytvára teplotný gradient (obr. 7-2).

Druhou charakteristikou teplotného cyklu zvárania je rýchlosť ochladzovania. Na základe mnohých experimentálnych meraní a analýz zmien vlastností okolia zvarových spojov sa na hodnotenie rýchlosti ochladzovania vo zváračskej praxi prijal parameter času ochladzovania medzi 800° až 500 °C - t 8/5 (obr. 7-1).

δ2T δ2T δ2T 1 δT –––– + ––––– + ––––– = ––– ––––– δx2 δy2 δz2 a δt

85

This project has been funded with support from the European Commission. This publication reflects the views only of the authors, and the Commission cannot be held responsible for any use, which may be made of the information contained therein.

Obr. 7-1 Teplotný cyklus zvárania

Obr. 7-2 Teplotný gradient a jednotlivé pásma zvarových spojov feritických ocelí

86

This project has been funded with support from the European Commission. This publication reflects the views only of the authors, and the Commission cannot be held responsible for any use, which may be made of the information contained therein.

Rýchlosť ochladzovania v oblasti zvarových spojov závisí od:

- množstva tepla vytvoreného zdrojom tepla použitého na zváranie,

- počiatočnej teploty zváraných materiálov T0 ,

- hrúbky zváraných materiálov,

- tvaru zvaru a

- tepelno - fyzikálnych vlastností zváraných materiálov (tepelná vodivosť, hustota a pod.).

Množstvo tepla vytvoreného zdrojom tepla sa pri oblúkovom zváraní vyjadruje tzv. tepelným príkonom Q. Tepelný príkon závisí od použitého zváracieho prúdu, zváracieho napätia, rýchlosti zvárania a použitého spôsobu zvárania. Vypočíta sa zo vzťahu:

60 . U . I Q = η . ––––––––––– (kJ/cm) (7-2) v

kde I je zvárací prúd (A),

U – zváracie napätie (V),

v – rýchlosť zvárania (cm/min),

η – koeficient tepelnej účinnosti spôsobu zvárania.

Pre jednotlivé spôsoby zvárania sa vo všeobecnosti uvažujú hodnoty koeficientu tepelnej účinnosti η podľa tab. 7-1:

Tab. 7-1 Koeficient tepelnej účinnosti η spôsobu zvárania

Číslo spôsobu zvárania Spôsob zvárania

Koeficient

η

111 zváranie obalenou elektródou 0,8

121 zváranie pod tavivom 1,0

131 zváranie MIG 0,8

135 zváranie MAG 0,8

114 zváranie elektródou plnenou tavivom bez ochranného plynu 0,8

136 zváranie elektródou plnenou tavivom v aktívnom plyne 0,8

137 zváranie elektródou plnenou tavivom v inertnom plyne 0,8

138 zváranie elektródou plnenou kovom v aktívnom plyne 0,8

139 zváranie elektródou plnenou kovom v inertnom plyne 0,8

141 zváranie TIG 0,6

15 plazmové zváranie 0,6

87

This project has been funded with support from the European Commission. This publication reflects the views only of the authors, and the Commission cannot be held responsible for any use, which may be made of the information contained therein.

Významnými faktormi, ktoré ovplyvňujú rýchlosť ochladzovania t 8/5 sú hrúbka zváraných materiálov a tvar zvarového spoja. Hrúbka zváraných plechov bezprostredne ovplyvňuje spôsob odvodu tepla. Odvod tepla môže byť dvoj- alebo trojrozmerný (obr. 7-3).

Obr. 7-3 Schéma dvoj- a trojrozmerného odvodu tepla

Pri dvojrozmernom odvode tepla rýchlosť ochladzovania závisí od hrúbky zváraných plechov. Pri trojrozmernom odvode tepla rýchlosť ochladzovania nie je od hrúbky zváraných plechov závislá.

Čas ochladzovania t 8/5 možno pre jednotlivé spôsoby odvodu tepla vypočítať zo vzťahov [8]:

1 1 t 8/5 = K3 . Q . ( –––––––– - –––––––––- ) F3 (7-3) 500 - T0 800 - T0

pre trojdimenzionálny odvod tepla

Q2 1 1 t 8/5 = K2 . ––––. [ ( ––––––––)2 - (––––––––-)2 ] . F2 (7-4) d2 500 - T0 800 - T0

pre dvojdimenzionálny odvod tepla,

kde F 2, F3 sú faktory tvaru zvaru, K3, K2 sú proporcionálne koeficienty odvodu tepla,

d – hrúbka zváraného materiálu (mm), T0 – počiatočná teplota materiálu (°C), K3 – proporcionálny koeficient trojrozmerného odvodu tepla sa vypočíta zo vzťahu η K3 = ––––––– (7-5) 2 . π . λ K2 – proporcionálny koeficient dvojrozmerného odvodu tepla, ktorý sa vypočíta zo vzťahu η2 K2 = ––––––––––––– (7-6) 4 . π . λ . ρ . c

88

This project has been funded with support from the European Commission. This publication reflects the views only of the authors, and the Commission cannot be held responsible for any use, which may be made of the information contained therein.

kde λ je tepelná vodivosť zváraného materiálu, ρ je hustota (g/cm3), c je špecifické teplo (J/g.°C), η - koeficient tepelnej účinnosti spôsobu zvárania.

Proporcionálne faktory dosahujú hodnôt K3 = 0,67-5. 10-4. T0 , K2 = 0,043-4,3. 10-5. T0.

Hranicu medzi dvoj- a trojdimenzionálnym odvodom tepla tvorí tzv. prechodová hrúbka d k . Prechodovú hrúbku možno vypočítať zo vzťahu

η . Q 1 1 d k = [ ––––––– ( –––––––– - –––––––– ) ]- 0,5 (7-7) 2 . ρ . c 500 - T0 800 - T0

Pri hrúbke zváraných plechov väčšej ako prechodová je odvod tepla trojdimenzionálny a pri hrúbke plechov menšej ako prechodová je odvod tepla dvojdimenzinálny. Závislosť prechodovej hrúbky od teploty predhrevu a tepelného príkonu znázorňuje obr. 7-4.

Obr. 7-4 Závislosť prechodovej hrúbky od tepelného príkonu a teploty predhrevu

Tepelný príkon Q (kJ/cm)

prec

hodo

vá h

rúbk

a d K

(mm

) Trojdimenzionálny odvod tepla

Dvojdimenzionálny odvod tepla

89

This project has been funded with support from the European Commission. This publication reflects the views only of the authors, and the Commission cannot be held responsible for any use, which may be made of the information contained therein.

7.2 Oblasti zvarových spojov

Zvarové spoje vznikajú pri tavných spôsoboch zvárania bez alebo s použitím prídavného materiálu. Spoje sú vytvorené spojením nataveného základného a a vo väčšine prípadov aj prídavného materiálu. U zvarových spojov sú charakteristické nasledovné oblasti (obr. 7-5): - zvarový kov,

- teplom ovplyvnená oblasť (TOO angl. – heat affected zone HAZ),

- základný materiál.

Obr. 7-5 Oblasti zvarového spoja feritických ocelí

7.2.1 Zvarový kov

Zvarový kov každého spoja vzniká tuhnutím/kryštalizáciou zvarového kúpeľa. Teplota zvarového kúpeľa dosahuje cca 2500 °C v závislosti od spôsobu zvárania. Kúpeľ tuhne pri teplote solidu pri cca 1500°C, ktorá závisí od chemického zloženia. Kryštalizácia kúpeľa zvaru prebieha vznikom a rastom kryštálov za tvorby tzv. kolumnárnych kryštálov. Tieto rastú prednostne v kryštalografickom smere

T (˚C)

90

This project has been funded with support from the European Commission. This publication reflects the views only of the authors, and the Commission cannot be held responsible for any use, which may be made of the information contained therein.

<110> proti smeru odvodu tepla epitaxiálnym rastom z hranice natavenia základného materiálu. Pod epitaxiálnym rastom rozumieme skutočnosť, že hranice zŕn zvarového kovu bezprostredne nadväzujú na hranice zŕn základného materiálu nachádzajúce sa pri hranici natavenia. Kolumnárne kryštály stuhnutého zvarového kúpeľa sa stretávajú pod. tzv. dihedrálnym uhlom (obr. 7-6). Veľkosť tohto uhla je významným parametrom, ktorý bezprostredne súvisí s možnosťou vzniku necelistvostí vo zvarovom kove typu kryštalizačných trhlín.

Obr. 7-6 Dihedrálny uhol stretu kolumnárnych kryštálov pri kryštalizácii zvarového kovu

Pre tuhnutie zvarového kúpeľa je charakteristické, že sa jedná o termodynamicky nerovnovážny proces. Tento spôsobuje, že dochádza ku podchladeniu zvarového kovu a následne k výraznej segregácii prvkov.

Feritické zvarové kovy prekonávajú pri chladnutí v tuhom stave fázovú premenu γ → α (austenitu na ferit). Rozpad austenitu je riadený rýchlosťou ochladzovania a chemickým zložením. Podľa klasifikácie vypracovanej Bošanským a Mrázom [7] môžu vo zvarovom kove zvarových spojov feritických ocelí vznikať nasledovné štruktúry:

- ferit,

- hrubý acikulárny ferit,

- jemný acikulárny ferit,

- perlit,

- horný bainit,

- dolný bainit,

- martenzit.

ferit – tuhý roztok uhlíka v α železe, ferit precipituje ako samostatná fáza, najmä na hraniciach zŕn austenitu, v niektorých prípadoch i v rámci zŕn (tzv. intragranulárny ferit),

hrubý acikulárny ferit – paralelne orientované dosky (ihlice) feritu rastúce z hraníc austenitických zŕn smerom do vnútra zrna, charakteristické malouhlovou hranicou medzi latkami/doskami feritu,

jemný acikulárny ferit – nerovnoosé zrná feritu precipitujúce vnútri austenitického zrna, charakteristické veľkouhlovou hranicou medzi zrnami feritu a pomerom dĺžky ku šírke zrna < 4 : 1,

perlit – zmes feritu a karbidu Fe3 C tvoriacu ostrovy/zrná v rámci pôvodného austenitického zrna,

91

This project has been funded with support from the European Commission. This publication reflects the views only of the authors, and the Commission cannot be held responsible for any use, which may be made of the information contained therein.

horný bainit – systém paralelných dosiek feritu, medzi ktorými sa v závislosti od chemického zloženia a rýchlosti ochladzovania nachádzajú častice M+A (martenzit + austenit) , karbidy alebo rozpadové štruktúry austenitu. Morfologicky je veľmi podobný hrubému acikulárnemu feritu, ale je vyššej tvrdosti, hranice medzi doskami feritu sú malouhlové, bloky horného bainitu siahajú cez celé pôvodné austenitické zrno,

dolný bainit – tvoria ho jemné dosky feritu, v ktorých sú kryštalograficky vylúčené karbidy (pod uhlom 60° k osi dosky),

martenzit – dosky presýteného tuhého roztoku uhlíka v α železe, ktorý môže byť dislokačný alebo dvojčaťový v závislosti na chemickom zložení a rýchlosti ochladzovania. U nízkouhlíkových ocelí je teplota rozpadu austenitu na martenzit vysoká (cca 350 až 400 °C). V dôsledku vysokej teploty Mf dochádza po zvarení pri ochladzovaní zvarových spojov k efektu tzv. samopopustenia. Z toho je odvodený názov tzv. samopopustený martenzit.

7.2.2 Teplom ovplyvnená oblasť (TOO/HAZ)

Pod teplom ovplyvnenou oblasť (TOO) zvarových spojov rozumieme oblasť, v ktorej účinkom zdroja tepla prebiehajú štruktúrne zmeny zváraného materiálu. Charakter zmien závisí od chemického zloženia zváraného materiálu, rýchlosti ochladzovania a výšky teploty ohrevu t. j. od vzdialenosti od hranice natavenia. Chemické zloženie ocelí bezprostredne ovplyvňuje druh fázových premien v tuhom stave. Zmeny štruktúry sú iné pre feritické ocele, pre austenitické ocele, ale i pre hliníkové zliatiny.

Charakterizujme TOO pre feritické ocele. TOO ocelí tohto typu je časť zvarového spoja, v ktorej je zváraná oceľ ohriata nad teplotu fázovej premeny feritu na austenit (AC1) až po teplotu solidu (obr. 7-5). Oblasti zvarových spojov vyhriate v rozsahu týchto teplôt prekonávajú premenu α → γ . Po dosiahnutí maximálnej teploty a pri následnom ochladzovaní dochádza k reverznej premene γ → α t. j. k rozpadu austenitu na rozpadové štruktúry. Druh a podiel jednotlivých štruktúr TOO závisí od chemického zloženia zváraného materiálu od rýchlosti ochladzovania, charakterizovanej časom ochladzovania t8/5.

TOO možno z hľadiska výšky teploty ohrevu rozdeliť na pásmo:

- s úplnou prekryštalizáciou,

- s čiastočnou prekryštalizáciou.

Pásmo TOO s úplnou prekryštalizáciou rozdeľujeme na pásmo:

- jemnozrnné,

- hrubozrnné (obr. 7-5). Jemnozrnné pásmo TOO je pásmo vyhriate do oblasti austenitu nad teplotu AC3 , ale pod teplotu

rastu austenitického zrna. Veľkosť austenitického zrna je v tejto oblasti veľmi malá a bezprostredne súvisí s veľkosťou feritického zrna, ktorú identifikujeme metalograficky pri izbovej teplote. Feritické zrno v tomto pásme TOO je veľmi malé.

Pásmo charakteristické rastom primárneho austenitického zrna nazývame hrubozrnné pásmo TOO. Rast austenitického zrna v tomto pásme TOO bezprostredne ovplyvňuje výsledný štruktúrny stav (podiel jednotlivých štruktúr), ktorý je pre väčšinu feritických ocelí odlišný v porovnaní so štruktúrnym stavom jemnozrnného pásma TOO.

92

This project has been funded with support from the European Commission. This publication reflects the views only of the authors, and the Commission cannot be held responsible for any use, which may be made of the information contained therein.

V TOO vznikajú vo všeobecnosti rovnaké rozpadové štruktúry austenitu ako vo zvarovom kove. Jedným z rozdielov v porovnaní s mikroštruktúrou zvarového kovu je, že mikroštruktúra TOO vznikla z polyedrickej austenitickej pričom mikroštruktúra zvarového kovu je charakteristická kolumnárnymi kryštálmi. Veľkosť zrna v hrubozrnnom pásme TOO (pôvodného austenitického) dosahuje v tejto oblasti rozmeru cca od 100 do 200 µm.

Pre zvarové spoje je vo všeobecnosti významnou i oblasť s čiastočnou prekryštalizáciou. Je to oblasť vyhriata na teploty medzi AC1 a AC3. Táto oblasť sa nazýva interkritická. V nej dochádza k čiastočnej prekryštalizácii štruktúry základného materiálu ocele na zmes feritu a austenitu. Pri jej ochladzovaní dochádza ku vzniku zmesi feritu s perlitom, martenzitom resp. bainitom v závislosti od chemického zloženia a rýchlosti ochladzovania. U nízkolegovaných ocelí, ktorých mikroštruktúra základného materiálu je bainitická resp. martenitická má v interkritickej časti TOO štruktúru tvorenú zmesou novovzniknutých rozpadových štruktúr (troostitu, baintu prípadne martenzitu) a vysokopopustenej mikroštruktúry základného materiálu. Podiel novovzniknutej a vysokopopustenej štruktúry pritom závisí od výšky teploty ovplyvnenia.

Výsledný štruktúrny stav TOO sa najčastejšie hodnotí štruktúrnym zložením hrubozrnnej mikroštruktúry. Je to z tohto dôvodu, lebo táto oblasť je z hľadiska zmeny vlastností (najmä odolnosti voči krehkému porušeniu) najkritickejšia. Výslednú mikroštruktúru hrubozrnnej TOO dokumentujú diagramy rozpadu austenitu konštruované v podmienkach zvárania tzv. CCT alebo TTT (critical cooling transformation - time temperature transformation) diagramy.

Pri viacvrstvových zvarových spojoch dochádza ku vzniku zložitejších štruktúrnych stavov. Štruktúra TOO je ovplyvňovaná následne kladenými zvarovými húsenicami. Špecifickým prípadom je ovplyvnenie hrubozrnnej mikroštruktúry následnou húsenicou teplotami interkritickými (medzi teploty AC1 a AC3). Pri čiastočnej austenitizácii hrubozrnnej mikroštruktúry (pri ohreve) dochádza ku vzniku austenitu prednostne na hraniciach pôvodných austenitických zŕn. Pri následnom ochladzovaní dochádza k rozpadu austenitu za vzniku jemného perlitu (troostitu) prípadne tvrdších rozpadových štruktúr ako bainitu alebo dokonca martenzitu. K takémuto javu dochádza nielen u nízkolegovaných, ale aj u C a C-Mn ocelí.

7.3 Vlastnosti zvarových spojov

U zvarových spojov sa vo všeobecnosti hodnotia nasledovné vlastnosti: medza pevnosti, rázová húževnatosť a tvrdosť jednotlivých oblastí.

Vlastnosti zvarového kovu sú závislé od jeho štruktúrneho stavu. Štruktúrne zloženie zvarového kovu závisí od chemického zloženia prídavného a základného materiálu, veľkosti premiešania, tepelného príkonu a spôsobu zvárania. Vo všeobecnosti sa na zváranie danej ocele používa prídavný materiál, ktorý poskytuje zvarový kov s približne rovnakými mechanickými vlastnosťami (medzou klzu a medzou pevnosti) ako základný materiál. Vo väčšine prípadov zvarový kov má vyššie mechanické vlastnosti ako základný materiál jedná sa o tzv. overmatching t. j. vyššiu pevnosť zvarového kovu ako je pevnosť základného materiálu.

Štruktúrny stav zvarového kovu je charakterizovaný okrem štruktúrneho zloženia aj liacou štruktúrou kolumnárnych kryštálov. Významný vplyv najmä na rázové vlastnosti zvarových kovov má podiel kolumnárnej mikroštruktúry. Vo všeobecnosti platí zásada, že rázové vlastnosti zvarového kovu (rázové húževnatosť je nižšia) sú tým horšie čím je väčší podiel kolumnárnej mikroštruktúry v mieste hodnotenia. Podiel kolumnárnej liacej mikroštruktúry je možné meniť spôsobom kladenia zvarových húseníc alebo použitým spôsobom zvárania.

93

This project has been funded with support from the European Commission. This publication reflects the views only of the authors, and the Commission cannot be held responsible for any use, which may be made of the information contained therein.

Rôzny spôsob kladenia zvarových húseníc na podiel kolumnárnej mikroštruktúry zvarového kovu v mieste merania rázovej húževnatosti dokumentuje obr. 7-7.

Obr. 7-7 Spôsoby kladenia húseníc zvaru

Tieto vlastnosti TOO sú reprezentované najmä vlastnosťami hrubozrnného pásma. Vlastnosti tohto pásma sú určované štruktúrnym stavom a veľkosťou zrna. Štruktúrny stav je zodpovedný najmä za mechanické vlastnosti, ktoré sú posudzované najmä meraním tvrdosti. Vplyv chemického zloženia na úroveň tvrdosti sa vo zváračskej praxi posudzuje hodnotou uhlíkového ekvivalentu CE (IIW) alebo parametrom praskavosti PCM.

CE (IIW) = C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5 (%)

PCM = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B (%).

Obr. 7-8 Závislosť tvrdosti hrubozrnného pásma TOO od času ochladzovania t8/5

94

This project has been funded with support from the European Commission. This publication reflects the views only of the authors, and the Commission cannot be held responsible for any use, which may be made of the information contained therein.

Obr. 7-9 Závislosť tvrdosti hrubozrnného pásma TOO od času ochladzovania t8/5 a uhlíkového ekvivalentu CE (IIW)

U konštrukčných ocelí má závislosť tvrdosti na rýchlosti ochladzovania úrovni uhlíkového ekvivalentu CE(IIW) kvalitatívne priebeh podľa obr. 7-8. Maximálna tvrdosť TOO sa dosahuje pri najkratších časoch ochladzovania a je spojená najmä s prítomnosťou martenzitu. Podiel martenzitu v TOO závisí od chemického zloženia ocele, a to najmä od obsahu uhlíka. Súčasne čím je obsah ostatných prvkov zvyšujúcich prekaliteľnosť v oceli vyšší, tým je tvrdosť martenzitu vyššia.

Vplyv CE (IIW) na tvrdosť TOO dokumentuje obr. 7-9. Analýza priebehu tejto závislosti je podrobnejšie uvedená v kapitole 8.

Veľkosť zrna v hrubozrnnom pásme TOO je faktor, ktorý kontroluje najmä rázové vlastnosti tohto pásma. Veľkosť zrna rastie s rastúcim tepelným príkonom zvárania Q.

Štruktúrny stav TOO spolu s veľkosťou zrna ovplyvňujú vlastnosti TOO komplexne. S rastúcou veľkosťou zŕn TOO sa zvyšuje jej krehkosť (klesá jej rázová húževnatosť). U ocelí s vyšším CE (najmä s vyšším obsahom C) je rázová húževnatosť TOO zvarových spojov zhotovených malým tepelným príkonom nízka. Príčinou je prítomnosť krehkej martenzitickej štruktúry. Výskyt krehkej martenzitickej mikroštruktúry v TOO a jej nízka rázová húževnatosť bol jednou z príčin vývoja ocelí s nižším obsahom uhlíka. Touto úpravou chemického zloženia ocele sa podarilo znížiť tvrdosť a zvýšiť rázovú húževnatosť tejto oblasti.

95

This project has been funded with support from the European Commission. This publication reflects the views only of the authors, and the Commission cannot be held responsible for any use, which may be made of the information contained therein.

Dostatočná pevnosť základného materiálu (ocelí) s nižším obsahom uhlíka sa dosahuje zvýšením obsahu substitučne spevňujúcich prvkov, najmä Mn, ako aj pridávaním mikrolegúr najmä Nb. U moderných, najmä mikrolegovaných, ocelí sa zistilo, že rázová húževnatosť hrubozrnného pásma TOO zvarového spoja zhotoveného väčším tepelným príkonom je nižšia ako rázová húževnatosť spoja zhotoveného menším tepelným príkonom. Keďže tvrdosť TOO s rastúcim tepelným príkonom vo všeobecnosti klesá vznikol rozpor medzi základnými fyzikálno - metalurgickými vzťahmi. Podľa nich mäkšia štruktúra má nižšiu húževnatosť. Tento rozpor možno vysvetliť práve zmenou veľkosti zrna hrubozrnného pásma TOO. Tento efekt významne ovplyvnil koncepciu vývoja ocelí. Klasické ocele nebolo možné použiť na aplikácie konštrukcií zvárané produktívnymi metódami zvárania. U ocelí staršieho typu nebolo možné zabezpečiť dostatočné hodnoty rázovej húževnatosti pri nižších teplotách. Pokles rázovej húževnatosti TOO v dôsledku veľkého rastu zŕn v TOO bol z hľadiska dosiahnutia záruk rázovej húževnatosti neprípustný. Vývoj metalurgie ocelí preto smeroval do úpravy ich výroby tak, aby sa pri zváraní zabezpečil minimálny rast austenitického zrna. To sa podarilo použitím mikrolegúr typu Nb, Ti a V prípadne zabezpečením prítomnosti častíc TiO v oceliach, ktoré bránia enormnému rastu zrna v hrubozrnnom pásme TOO.