Obrabotka Metallov 2013 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (60) 2013 111 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Т а б л и ц а 1 Химический состав материалов Материал Массовая доля элемента, % C Mn Si P S Ni Cr Mo Ti Co Н18К9М5Т 0,02 0,01 0,04 0,004 0,007 17,23 0,01 4,28 0,77 8,18 Сталь 20 0,18 0,47 0,18 0,01 0,02 0,03 0,01 – – – Т а б л и ц а 2 Термическая обработка стальных заготовок Материал Обработка Среда Температура, ° С Сталь 20 Отжиг Вакуум 920 Сталь Н18К9М5Т Закалка Воздух 820 Слоистый композит «сталь 20 – сталь Н18К9М5Т» Старение Воздух 490 спектрометра ARL 3460, представлен в табл. 1. Для снижения уровня механических напряжений и устра- нения структурной неоднородности исходные мате- риалы подвергали термической обработке по режи- мам, представленным в табл. 2. Сварку взрывом и расчет технологических пара- метров процесса осуществляли сотрудники Инсти- тута гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН. Пластины сваривали за один этап с использованием симметричной угловой схемы (рис. 1). В качестве взрывчатого вещества использовали аммонит 6ЖВ. Расчетные значения скоростей точек контакта и углов соударения пластин на 1, 2, 3, 4, 5 и 6 границах соста- вили 3613 м/с и 33° 33'; 2984 м/с и 20° 2' ; 2360 м/с и 16° 51'; 1844 м/с и 16° 10'; 1449 м/с и 16° 28'; 1449 м/с и 13° 39' соответственно. После сварки многослой- ные пакеты в течение трех часов выдерживали в печи при температуре 490 °С, обеспечивающей развитие процессов старения мартенситно-стареющей стали. Исследования структуры композиционного мате- риала выполняли с применением металлографиче- ского микроскопа Carl Zeiss Axio Observer A1m, рас- трового электронного микроскопа Carl Zeiss EVO 50 XVP и просвечивающего электронного микроскопа Рис. 1. Схема сварки взрывом стальных пластин. Цифры соответствуют величине зазоров между чередующимися пластинами FEI Tecnai 20 G2 TWIN. Металлографические шли- фы готовились по стандартной технологии, основан- ной на механическом шлифовании и полировании анализируемого материала. Для выявления микро- структуры использовали 5 %-й спиртовой раствор азотной кислоты [11]. Результаты исследований и их обсуждение Общий вид тринадцатислойного композиционно- го материала в поперечном сечении представлен на рис. 2. Форма границ сопряжения стальных загото- вок в поперечном сечении стального пакета различ- на. В сварных швах, расположенных ближе к слою взрывчатого вещества, наблюдается волнообразова- ние (рис. 3), что свидетельствует о высоком уровне давления в области точки контакта. По мере прибли- жения к центру пакета волны становятся менее вы- раженными и, начиная с третьего шва, практически исчезают (рис. 4). Геометрические параметры волн сварных швов представлены в табл. 3. Форма дефор- Рис. 2 . Строение многослойного материала в поперечном сечении. Слои 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 – сталь Н18К9М5Т, слои 2, 4, 6, 8, 10 ,12 – сталь 20