Obrabotka Metallov. 2016 no. 3(72)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (72) 2016 33 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Т а б л и ц а 3 Режимы термической обработки сварных пакетов Сварной пакет Вид термической обработки Температура нагрева, о С Время выдержки при заданных температурах, ч Среда охлаждения «Сталь 12Х18Н10Т – сталь 5ХВ2С» Закалка Отпуск 880 550 0,5 3 Масло Воздух «Сталь 12Х18Н10Т – сталь Н18К9М5Т» Старение 490 3 Воздух «Сталь Н18К9М5Т – сталь 20» Старение 490 3 Воздух ме. Процесс сварки осуществляли во взрывной камере в Институте гидродинамики имени Лав- рентьева СО РАН. Термическая обработка сварных пакетов осу- ществилась в высокотемпературных лаборатор- ных электропечах SNOL 30/1300 по режимам, представленным в табл. 3. Сваренные взрывом и термически обрабо- танные композиты типа «сталь 12Х18Н10Т – сталь 5ХВ2С», «сталь Н18К9М5Т – сталь 12Х18Н10Т» и «сталь Н18К9М5Т – сталь 20» изучались методами оптической микроскопии (микроскопы Carl Zeiss AXIO Observer A 1 и Carl Zeiss AXIO Observer Z 1 m ), растровой электрон- ной микроскопии (микроскоп Carl Zeiss EVO 50 XVP ). Металлографические шлифы готовили по стандартной технологии, основанной на механи- ческом шлифовании и полировании анализируе- мого материала. Для выявления микрострукту- ры мартенситно-стареющей, инструментальной штамповой и конструкционной углеродистой сталей использовали 5%-й спиртовой раствор азотной кислоты, а для хромоникелевой стали – электролитическое травление в 60 %-м водном растворе азотной кислоты при плотности тока 10 А/см 2 [17]. Прочностные свойства многослойных мате- риалов в условиях одноосного растяжения опре- деляли на установке Instron 3369, работу раз- рушения на маятниковом копре Metrocom . Для измерения микротвердости использовали при- бор Wolpert Group 402 MVD . Результаты исследований и их обсуждение Термическая обработка сваренных взрывом композиционных материалов существенно вли- яет на их структуру и позволяет дополнитель- но повысить механические свойства. Наиболее ярко выраженные структур- ные изменения, вызванные термической обработкой, были зафиксированы в сварных паке- тах «сталь 12Х18Н10Т – сталь 5ХВ2С». В ходе термической обра- ботки слоистой композиции «сталь 12Х18Н10Т – сталь 5ХВ2С» происходит диффу- зия углерода из поверхност- ных слоев инструментальной штамповой стали 5ХВ2С, в результате чего в последней формируется слой, обеднен- ный углеродом (рис. 1, зона 5; рис. 2, фото 5). Концентрация углерода в наружных слоях хро- моникелевой аустенитной стали (рис. 1, зона 2; рис. 2, фото 2) наоборот увеличивается. В исход- ном состоянии углерод в ней был связан в карби- ды титана (TiC) благодаря стабилизации γ-фазы титаном. После насыщения поверхностных а б Рис. 1. Схема строения зон, образовавшихся в результате термической об- работки сварных пакетов типа «сталь 12Х18Н10Т – сталь 5ХВ2С» ( а ) и твердость различных зон термически обработанных композиций, зафик- сированная методом наноиндентирования ( б )