Obrabotka Metallov 2015 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (68) 2015 91 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ности стыков. Средний размер частиц составил 40±20 нм. Плакирование обеспечивает улучше- ние смачиваемости наночастиц в расплаве и по- вышение их устойчивости к растворению и коа- гуляции. Для защиты металла сварочной ванны и перегретых околошовных участков к вершине шва и к его корню подавали гелий через специ- альные сопла. На всех образцах проведен анализ макро- и микроструктуры с помощью оптиче- ского микроскопа NEOPHOT-21. Определен ха- рактер распределения значений микротвердости по высоте и ширине швов, измерения выполне- ны на приборе LEICA при нагрузке 0,25 Н (0,025 кгс). О наличии нанопорошков в полученных сварных швах судили по результатам фазового рентгеноструктурного анализа на ренгтеновском дифрактометре Shimadzu XRD-700, а также ми- крорентгеноспектрального анализа на растро- вом электронном микроскопе TESCAN VEGAII XMU (Чехия) с волнодисперсионной и энегро- дисперсионной приставками фирмы OXFORD. Статическое растяжение образцов и уста- лостное нагружение * осуществляли на серво- гидравлической испытательной машине Instron 8801 при скорости растяжения 1 мм/мин. Опре- деляли предел прочности при растяжении σ в по ГОСТ 6990–66. Форма и размеры образцов приведены ранее в работе [7]. Циклические ис- пытания проводили по синусоидальному циклу с частотой нагружения 5 Гц при коэффициенте асимметрии цикла R = 0. Было определено ко- личество циклов до разрушения при различных уровнях приложенной нагрузки. Рельеф поверх- ности разрушения образцов после механических испытаний исследован на растровом электрон- ном микроскопе TESCAN VEGAII XMU с ис- пользованием терминов и определений элемен- тов фрактографии поверхности [13, 14]. Результаты исследований и их обсуждение После лазерной сварки по выбранным режи- мам сформировались узкие швы с коэффициен- том формы (соотношение глубины проплавления к ширине шва), равным 2,6…2,9 (рис. 1 и табл. 1). В полученных сварных соединениях явно *  Испытания механических свойств проведены на оборудовании Центра коллективного пользования ИМАШ УрО РАН. различимы две зоны: зона термического влияния (далее по тексту ЗТВ), отличающаяся от сплава- основы более крупным зерном (рис. 2, а , б ), и собственно сварной шов (далее по тексту СШ) с выраженной мелкодендритной структурой (рис. 2, в , г ). Зеренное строение сварного шва со- ответствует литому состоянию стали: в центре располагаются равноосные полиэдрические зер- на, от которых к основе вытянуты вдоль направле- ния теплоотвода более крупные зерна. В донной части швов размеры зерен в 1,5–2 раза меньше по сравнению с поверхностной областью и они более равноосны (табл. 1). Значения микротвер- дости распределены достаточно равномерно по ширине СШ как и легирующие элементы – отли- чия содержания наиболее тугоплавкого титана в осях дендритов и междендритных простран- ствах составляют не более 0,35 мас. %, никеля – не более 0,5 мас. %, хрома – не более 0,2 мас. %. Высокие скорости охлаждения при лазерном воздействии обеспечивают формирование уль- традисперсных дендритов: если вблизи границ материала СШ с ЗТВ можно наблюдать ветви дендритов второго порядка, по расстоянию меж- ду которыми можно приблизительно оценить скорость кристаллизации расплава в сварочной ванне, то в центральной части СШ наблюдаются только оси первого порядка – дендриты в виде мелкодисперсных игл. Следует отметить, что по сравнению с малоуглеродистыми конструкцион- ными сталями [5] дендритное строение лазер- ных сварных швов стали 12Х18Н10Т выражено более ярко. Рис. 1. Макроструктура сварных швов сплава ВТ1-0 с обозначением зон для микроструктурных исследо- ваний