Obrabotka Metallov. 2016 no. 3(72)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (72) 2016 35 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ (рис. 3, б ). Нагрев аустенитной стали до 550 °C активирует процессы полигонизации, сопрово- ждающиеся снижением плотности дислокаций, их перераспределением и образованием границ субзеренного типа. Это приводит к сниже- нию твердости и прочности, а также к уве- личению вязкости материала. Термическая обработка сваренной взрывом композиции «сталь 12Х18Н10Т – сталь 5ХВ2С» оказывает влияние на ха- рактер разрушения обеих сталей. «Ямки» на поверхности разрушения слоев аусте- нитной стали в термически обработанной композиции становятся менее глубокими (рис. 3, б ) по сравнению со слоями аусте- нитной стали без термической обработки. Мартенсит, сформированный в инстру- ментальной стали, разрушается по вязкому механизму, а феррит, наоборот, характери- зуется хрупким механизмом разрушения (рис. 3, б ). Подобное явление было зафик- сировано при разрушении двухфазных феррито- мартенситных сталей [18]. Затруднение пласти- ческой релаксации в феррите приводит к тому, что эта фаза не тормозит процесс зарождения и распространения трещины, а наоборот способ- ствует возникновению трещин по механизму скола. Так как объемная доля феррита невелика, то более вязкой фазой является граничащий с ней мартенсит. Область между разнородными сталями, пред- ставляющая собой остаточный аустенит с паке- тами мартенсита, разрушается с образованием излома смешанного типа (рис. 3, б ). Существенных структурных изменений при термической обработке сварных пакетов «сталь 12Х18Н10Т – сталь Н18К9М5Т» и «сталь Н18К9М5Т – сталь 20» выявлено не было, в свя- зи с чем особое внимание было уделено анализу их механических свойств. Термическая обработка сварной композиции «сталь 12Х18Н10Т – сталь Н18К9М5Т» (см. табл. 3) приводит к существенному увеличению микротвердости мартенситно-стареющей стали (от 400 до 750 HV) (рис. 4). Наблюдаемый рост микротвердости обусловлен выделением в про- цессе термической обработки упрочняющих мелкодисперсных интерметаллидных фаз Ni 3 Ti и Fe 2 Mo [19]. Следует подчеркнуть, что микро- твердость мартенситно-стареющей стали в тер- Рис. 4 . Микротвердость слоистых композиций и исходных материалов, входящих в их состав: 1 – сталь 20 после отжига; 2 – сталь 20 после сварки; 3 – сталь 20 после сварки и термической обработки; 4 – сталь 12Х18Н10Т после закалки; 5 – сталь 12Х18Н10Т после сварки; 6 – сталь 12Х18Н10Т после сварки и термической обработки; 7 – сталь Н18К9М5Т по- сле закалки; 8 – сталь Н18К9М5Т после ТО; 9 – сталь Н18К9М5Т после сварки; 10 – сталь Н18К9М5Т после сварки и ТО мически обработанной многослойной компози- ции превышает значения, зафиксированные при анализе пластин Н18К9М5Т, подвергнутых ана- логичной термической обработке (рис. 4). Экспериментально установлено, что влияние процесса деформации и термической обработки на характер упрочнения сталей резко различа- ется. Результаты измерения микротвердости на центральных участках пластин свидетельствуют о том, что сталь 12Х18Н10Т существенно упроч- няется при сварке взрывом (с 190 до 454 HV), а при нагреве до 490 ºС и выдержке при этой температуре ее микротвердость практически не изменяется. Сталь Н18К9М5Т, наоборот, не склонна к упрочнению при сварке и существен- но упрочняется на стадии термической обработ- ки (с 400 до 750 HV). Анализ представленных результатов свиде- тельствует о том, что полученные сваркой взры- вом слоистые материалы обладают высоким комплексом свойств. Временное сопротивление разрушению слоистой композиции «сталь 5ХВ2С – сталь 12Х18Н10Т» увеличилось в 1,7 раза по сравне- нию со сталью 5ХВ2С и в 2,3 раза по сравнению со сталью 12Х18Н10Т и составило 1160 МПа. Предел текучести возрос в 2,6 и 5,1 раз соответ- ственно и составил 1000 МПа. Проведенная на заключительном этапе закалка с низким отпу- ском привела к увеличению временного сопро- тивления разрушению на 4 % по сравнению с незакаленными слоистыми композициями. При этом предел текучести возрос на 6 %. Во всех рассматриваемых случаях при использовании