Obrabotka Metallov. 2016 no. 3(72)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (72) 2016 32 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ металлические слоистые композиционные мате- риалы (МСКМ). Способы их получения весьма разнообразны: диффузионная сварка [6–7], реак- ционное спекание фольг [8–9], сварка прокаткой [10–11], сварка взрывом [12–13] и др. Основное требование к таким материалам – бездефектная структура на границе соединяемых материалов. Наименее исследованным, но наиболее пер- спективным способом получения МСКМ явля- ется сварка взрывом. Внешне она очень проста, а по своей физической сущности очень сложна и затрагивает многие фундаментальные поня- тия наук о материалах. Соединение при сварке взрывом происходит без расплавления металла, диффузионных процессов, а получаемые свар- ные соединения отличаются исключительно высокой прочностью даже при сварке «несовме- стимых» металлов. Способ позволяет получать равнопрочные соединения многих пар металлов и сплавов практически на неограниченных пло- щадях [14–16]. В данной работе для получения слоистых ком- позиций из разнородных сталей была использо- вана технология сварки взрывом с последующей термической обработкой сварных пакетов. Материалы и методы исследования Для изучения влияния термической обра- ботки на свойства и структуру металлических слоистых композиционных материалов методом сварки взрывом из чередующихся металличе- ских пластин были сформированы тринадцати- слойные пакеты трех типов: 1) «сталь 12Х18Н10Т – сталь 5ХВ2С»; 2) «сталь 12Х18Н10Т – сталь Н18К9М5Т»; 3) «сталь Н18К9М5Т – сталь 20». Исходными материалами послужили тер- мически обработанные пластины из хромо- никелевой аустенитной стали 12Х18Н10Т, инструментальной штамповой стали 5ХВ2С, конструкционной углеродистой стали 20 и мар- тенситно-стареющей стали Н18К9М5Т (табл. 1). Предварительная термическая обработ- ка (табл. 2) необходима для повышения пла- стичности материала исходных пластин путем формирования в нем однородной равновесной структуры. При сварке разнородных материалов наи- более рациональными являются схемы с одним или двумя симметрично расположенными заря- дами взрывчатых веществ. Симметричная схе- ма имеет преимущества по сравнению с пло- скопараллельной, поскольку в первом случае из технологического процесса исключаются дополнительные трудоемкие операции проме- жуточной правки заготовки и ее термической обработки (для снятия наклепа). Однако в слу- чае соединения заготовок большой площади ра- ционально использование схемы с одним заря- дом взрывчатого вещества. Небольшой размер исходных заготовок (110 × 60 × 1 мм) позволил использовать в качестве метода соединения сварку взрывом по симметричной угловой схе- Т а б л и ц а 2 Режимы термической обработки стальных заготовок Материал Вид термической обработки Температура нагрева, о С Среда охлаждения Н18К9М5Т Закалка 820 Воздух 12Х18Н10Т Закалка 1100 Вода 20 Отжиг 920 Вакуум 5ХВ2С Отжиг 1000 Воздух Та бл и ц а 1 Элементный состав исходных материалов Сталь Массовая доля элемента, % C Mn Si P S Ni Cr Mo Ti Co Cu As W Н18К9М5Т 0,02 0,01 0,04 0,004 0,007 17,23 0,01 4,28 0,77 0,18 – – – 12Х18Н10Т 0,11 0,73 0,55 0,05 0,01 9,18 17,82 – 0,54 – – – – 20 0,17 0,47 0,02 0,01 0,02 0,03 0,01 – – – 0,02 0,002 – 5ХВ2С 0,30 0,29 0,66 0,04 0,02 – 1,27 0,01 – – – – 2,16