Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 2 2019 88 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Рис. 3. Микроструктура сварного соединения гибридной лазерно-дуговой сварки: 1а – металл шва после воздействия дугового источника; 1b – металл шва после воздействия лазерного излучения; 2 – ЗТВ с крупнозернистой структурой; 3 – ЗТВ с мелкозернистой структурой; 4 – зона перегрева исходного металла, начало фазовых превращений; 5 – исходный металл Fig. 3. Microstructure of welded joint of hybrid laser-arc welding: 1a – weld metal after influence of arc source; 1b – weld metal after influence of laser radiation; 2 – HAZ with coarse-grained structure; 3 – HAZ with fine-grained structure; 4 – zone of overheating of the base metal, the beginning of phase transformations; 5 – base metal б в г а бóльшим увеличением. По мере приближения от исходного металла (зона 5) к металлу шва (зона 1a) наблюдаются изменения в структуре исход- ного материала. Исследуемая конструкционная сталь является двухфазной, состоящей из фер- рита и перлита. При перегреве из пластинчато- го цементита начинает выделяться углерод, что приводит к распаду перлитных колоний, наблю- дается (зона 4) рекристаллизация ферритного зерна. Зона 3 представляет собой мелкозерни- стую структуру, имеет место процесс нормализа- ции. Более крупнозернистая структура наблюда- ется в отмеченной зоне 2. Металл шва (зона 1а), полученный после плавления дуговым источни- ком, представляет собой столбчатую структуру, причем по краям переплавленного объема более измельченную, чем в его центре. Это объясняет- ся разной тепловой историей в центре зоны 1а и по мере приближения к ее краям. На рис. 3, в показана граница между зоной плавления дуговым источником (зона 1а) и зо- ной плавления лазерным источником (зона 1b), также присутствуют описанные выше зоны 2 и 3. Участок сварного соединения около зоны плавления лазерным источником показан на рис. 3, г . Прилегающие зоны 2–4 имеют мень- шие размеры в силу более высокой удельной мощности лазера и глубокого проплавления с образованием парогазового канала по сравне- нию с зоной плавления дуговым источником. Металл шва, переплавленный посредством ла- зерного излучения, отличается более измель- ченной столбчатой структурой по сравнению со столбчатыми зернами зоны плавления дуговым источником. Это также обусловлено более высо- кой скоростью охлаждения в зоне 1b. При подобных нестационарных условиях микроструктура металла шва в пределах одной зоны (1а или 1b) не должна претерпевать за- метно больших изменений, за исключением об- ластей, непосредственно прилегающих к зоне 2 сварного соединения. Однако исследования ми- кротвердости показали некоторые особенности формирования металла шва обеих зон плавления, таких как дуговая (зона 1а) и лазерная (зона 1b). В области плавления дуговым источни- ком при рассмотрении вертикального профиля микротвердости наблюдается повышение зна- чений микротвердости к центру области пере- плавленного дугой металла на 0,2 ГПа. Пиковое значение в области дуговой сварки находится на уровне 2,85 ГПа. При достижении своего пико- вого значения и приближении к зоне плавления лазером наблюдается постепенное понижение микротвердости. На рис. 4, a в области, выделенной черным овальным контуром, значение микротвердости понижается до 2,75 ГПа, что обусловливается отпуском металла шва, представляющего собой мартенсит. Ввиду данной постановки экспери-