Obrabotka Metallov 2015 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (68) 2015 93 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ тип дальнего порядка, при котором межатомное расстояние закономерно изменяется при перехо- де от центра частицы к ее поверхности. При этом трансляционная симметрия, характерная для ма- кроматериалов, отсутствует, но дальний порядок существует, а средние межатомные расстояния существенно меньше (примерно до 10 %), чем в соответствующих массивных материалах, таких, например, как порошки, получаемых методом порошковой металлургии. Наночастицы имеют существенно искаженную кристаллическую ре- шетку, что влияет на энергию активации боль- шинства процессов, в которых они участвуют, меняя их привычный ход и последовательность [15]. Большинство тугоплавких соединений плохо смачиваются расплавами металлов и сплавов, для улучшения смачиваемости в процессе подготов- ки модифицирующих композиций наночастицы подвергаются плакированию металлами с по- мощью центробежных планетарных мельниц, пресс-форм, химического адсорбирования в рас- плавах [9] и др. При этом плакирующий (адсорб- ционный) слой должен обеспечить не только хорошую смачиваемость частиц, но и устойчи- вость их к плавлению и растворению в модифи- цируемом сплаве. Химические элементы, обра- зующие на поверхности тугоплавкой частицы устойчивые химические соединения, предохра- няющие вещество частиц от растворения, пре- пятствующие коагуляции частиц, обеспечиваю- щие смачиваемость расплавом и «сшивающие» частицы со структурными элементами расплава, назвали протекторами [9, 10]. Примерами туго- плавких соединений являются карбиды, нитри- ды и бориды с высокой температурой плавле- ния: TiC (3257  ° C), ZrC (3537  ° C), TaC (3985  ° C), TiN (2950  ° C), ZrN (2980  ° C), TaN (3087  ° C), TiB 2 (3200  ° C) [16], а примерами протекторов – хи- мические элементы, образующие с материалом частицы устойчивые химические соединения, например, Ti, Ni, Cr, Si, Nb и др. Именно это ис- пользовали при выборе состава и способа при- готовления нанопорошков, вводимых в состав сварного шва. Присутствие нанопорошков было зафикси- ровано при микрорентгеноспектральном ана- лизе площади поверхности шлифа размером 100 × 100 мкм. Поскольку титан и хром входят в состав исследованной стали, определить присут- ствие их нанопорошков не представляется воз- можным, равно как и частиц TiN, присутствие которых в стали 12Х18Н10Т подтверждено ре- зультатами микрорентгеноспектрального ана- лиза. Следы иттрия были отмечены в материале СШ всех исследованных образцов в виде пиков на рентгеновских спектрах, при количественном анализе было зафиксировано равномерное рас- пределение иттрия по анализируемой площади поверхности в количествах не более 0,05 мас. %. При фазовом рентгеноструктурном анализе ма- териала сварных швов рефлексы от TiN и Y 2 O 3 имели интенсивность на уроне фона, что обу- словлено малым их содержанием. Несмотря на защиту сплава при сварке от газонасыщения в сварном шве наблюдали не- которую микропористость. На шлифах поры не видны, они различимы только на поверхности разрушения после механических испытаний . Внутренняя микропористость сварного шва явилась причиной незначительной неравномер- ности распределения значений микротвердости: минимальные значения соответствуют близкому к отпечатку расположению микропор, макси- мальные значения достигают 293 HV 0,05. Сле- дует отметить ультрамелкодисперный ямочный излом на образцах после статического растяже- ния, который соответствовал ЗТВ. Результаты испытаний на статическое рас- тяжение показали, что материал сварного шва, несмотря на некоторую внутреннюю пори- стость, является достаточно прочным (табл. 2) и соответствует требуемым для исследованной стали 12Х18Н10Т значениям: временное сопро- тивление отрыву регламентировано интервалом 530...650 МПа [12]. Следует подчеркнуть, что при статическом растяжении прочность матери- ала сварных соединений оказалась нечувстви- тельна к добавкам нанопорошков при лазерной сварке. Изломы образцов после статического растяжения соответствуют вязкому разруше- нию. Если после растяжения образцов стали 12Х18Н10Т без сварных швов формируется чисто ямочный рельеф поверхности, то рельеф поверхности разрушения сварных швов наряду с ямками различной глубины содержит отдель- ные фрагменты сотового рельефа – скопление мелких плоских ямок в виде сот, направленных в одном направлении и характерных для разру- шения литых сплавов (направление совпадает с