Obrabotka Metallov 2013 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (61) 2013 59 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ подходов к решению этой проблемы может быть улучшение химической стойкости углеродистых и легированных сталей путем формирования на по- верхности стальных заготовок коррозионно-стойких наплавленных слоев. В качестве альтернативного подхода можно рас- сматривать применение сплавов на основе титана, которые обладают повышенной прочностью, корро- зионной стойкостью и при этом являются высоко тех- нологичными. Известно [2-5], что при легировании титана танталом его коррозионная стойкость резко возрастает. Введение в титан всего лишь 5 % тан- тала оказывает положительное влияние на его стой- кость при эксплуатации в агрессивных средах. При добавлении 40 % Ta формируется сплав, показатели коррозионной стойкости которого сопоставимы со стойкостью чистого тантала. Следует подчеркнуть, что в особо агрессивных средах, например в кипя- щей азотной кислоте, тантал ведет себя практически инертно. Однако тантал является дорогостоящим материалом, что ограничивает его широкое примене- ние в промышленном производстве. Таким образом, рациональным является формирование титановых заготовок, поверхностно легированных танталом. Эффективной технологией, позволяющей полу- чать материалы такого типа, является вневакуумная электронно-лучевая наплавка [6–10]. При реализации электронно-лучевой наплавки возможно получение покрытий толщиной 1,5…2 мм на толстолистовых титановых заготовках. Однако для обеспечения повышенной коррозионной стойко- сти на поверхности титановой заготовки достаточно наличия коррозионно-стойкой прослойки гораздо меньшей толщины. Снижения толщины легирован- ного слоя и титановой основы можно достичь путем прокатки поверхностно легированной композиции. Следующий этап предлагаемого технологического процесса заключается в сварке взрывом тонколисто- вого легированного титана (обеспечивающего по- вышенный уровень коррозионной стойкости) и тол- столистовой углеродистой или низколегированной стали (выполняющей функцию конструкционного материала). Описанная технология позволит сэконо- мить дорогостоящие исходные материалы (титан и тантал) и в то же время получить надежный и долго- вечный конструкционный материал с требуемыми свойствами. В работе был проведен анализ двух способов фор- мирования материалов с поверхностными коррозион- ностойкими слоями. Первый заключался в наплавке смеси порошков титана и тантала на углеродистую низколегированную сталь 40Х и на хромоникелевую сталь аустенитного класса 06Х18Н10Т. В качестве альтернативного способа была предложена наплав- ка тантала на титановую основу, последующая ее прокатка, термическая обработка и сварка взрывом сформированной заготовки со стальной основой. Материалы и методы исследования Титан-танталовые порошковые смеси наплавля- лись на заготовки из углеродистой низколегированной стали 40Х и из хромоникелевой стали аустенитного класса 06Х18Н10Т размерами 100×50×10 мм. Основ- ные режимы наплавки приведены в табл. 1 и 2. По- крытия, сформированные на стали 40Х, отличались Т а б л и ц а 1 Режимы наплавки титансодержащих порошковых смесей на сталь 40Х № п/п Подложка Ток, А Флюс Плотность насыпки, г/см 2 Легирующие элементы, соотношение по массе Состав Количество, % Ti Ta 1 40Х 27 CaF 2 +LiF 40 0,33 1 3 2 40Х 27 CaF 2 +LiF 40 0,33 1 2 3 40Х 27 CaF 2 +LiF 40 0,33 1 1 Т а б л и ц а 2 Режимы наплавки титансодержащих порошковых смесей на заготовки из стали 06Х18Н10Т № п/п Подложка Ток Флюс Плотность насыпки, г/см 2 Легирующие элементы, соотношение по массе Химический состав, % (вес.) Состав Количество, % (вес.) Ti Ta Cr Ti Ta 1 06Х18Н10Т 27 MgF 2 40 0,33 1 3 - 2,7 7,54 2 06Х18Н10Т 27 MgF 2 40 0,33 1 4 - 1,53 4,92 3 06Х18Н10Т 26 MgF 2 40 0,33 1 2 2 1,7 3,28