Obrabotka Metallov 2013 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (60) 2013 112 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Механические свойства слоистых материалов Оценку прочностных свойств слои- стого композита проводили на измери- тельном комплексе Instron 3369 в усло- виях растяжения плоских образцов по ГОСТ 1497-84 [14]. Результаты проч- ностных испытаний исходных материа- лов и сварных слоистых пакетов после термической обработки представлены на рис. 5. Предел прочности многослойного композита «сталь 20 – сталь Н18К9М5Т» составляет 1500 МПа, что на 20 % ниже, чем стали Н18К9М5Т. Расчетные значе- ния предела прочности композита, полу- ченные с использованием правила фаз, составляют 1180 МПа. Наблюдаемое от- клонение объясняется деформационным упрочнением стальных пластин, прояв- ляющимся при интенсивной пластиче- ской деформации заготовок. Испытания на ударную вязкость были проведены при комнатной тем- пературе на маятниковом копре Metrocom в соот- ветствии с ГОСТ 9454-78 [16]. Надрезы на образцах имели V-образную форму. Результаты динамических испытаний представлены на рис. 6. Анализ полу- ченных результатов свидетельствует об увеличении мированных зерен в заготовках из стали 20 определя- ется направлением распространения фронта ударной волны (рис. 3). Металлографические исследования не позволя- ют провести детальный анализ структуры в зонах соединения пластин. Решение этой задачи выполня- ли с использованием растровой электронной микро- скопии. В стали 20 в зонах сварных швов выявлены слои рекристаллизованных зерен феррита. Средний размер зерен составляет 3 мкм, толщина слоев не превышает 30 мкм (рис. 4, а ). В ходе электронно-микроскопических исследо- ваний зафиксирована литая структура вихрей с ха- рактерным дендритным строением. Формирование вихрей связано с внедрением разогретых до высо- ких температур микрообъемов одного материала в другой, его частичным оплавлением в результате превращения кинетической энергии в тепловую, тре- нием смежных микрообъемов материала [12]. Про- веденный анализ показал, что температура в зонах вихрей превышала ~1500 о С [13]. Рис. 5. Результаты прочностных испытаний материалов: 1 - сталь 20; 2 – сталь Н18К9М5Т; 3 – КМ «сталь 20 – сталь Н18К9М5Т» Рис. 4. Строение гребня волны сварного шва № 10. Растровая элек-тронная микроскопия а б Рис. 3 . Строение одиннадцатого ( а ) и восьмого ( б ) сварных швов Т а б л и ц а 3 Параметры волн сварных соединений Параметры сварных швов Номер сварного шва 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 λ, мкм 233 277 – – – – – – – 142 205 270 А, мкм 67 61 – – – – – – – 42 66 84 А/λ 0,28 0,22 – – – – – – – 0,29 0,32 0,31