Obrabotka Metallov 2012 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (54) 2012 97 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Габариты соединяемых пластин составляли 60 × 110 × 1 мм. Химический состав материалов представлен в таблице. Расчетная скорость точ- ки контакта и углов соударения на 1, 2, 3, 4, 5 и 6 границе составили 3483 м/с и 22,3°; 2927 м/с и 18,3°; 2411 м/с и 16,6°; 2411 м/с и 16,6°; 2927 м/с и 18,3°; 3483 м/с и 22,3° соответственно. Рис . 1 . Схема сварки пластин за два этапа. Цифрами обозначены зазоры между пластинами Химический состав нержавеющей аустенитной стали Элемент C Mn Si P S Ni Cr Ti W Сталь 12Х18Н10Т 0,12 0,73 0,55 0,05 0,01 8,18 16,8 0,54 – Сталь 5ХВ2С 0,30 0,29 0,66 0,04 0,02 0,11 16,8 – 2,16 Результаты исследований и их обсуждение Общий вид композита до и после закалки и отпуска приведен на рис. 2. Нагрев композита до 880 °С привел к формированию шести зон с различной структурой и уровнем твердости (рис. 3, а–в ). Помимо исходных структур мар- тенсита (рис. 3, б , зона 1) и аустенита (рис. 3, б , зона 6), в соединении были обнаружены феррит (рис. 3, б , зона 2), участки переплава (рис. 3, б , зона 4), участки аустенита с распределенными в нем карбидами (рис. 3, б , зона 5). На начальном Рис . 2 . Общий вид композита до ( а ) и после ( б ) закалки и отпуска этапе происходила диффузия атомов углерода из поверхностных слоев инструментальной ста- ли, и в околошовной зоне формировался слой со структурой феррита (рис. 3, б , зона 2). Тол- щина обедненного углеродом слоя составляет ~ 40 мкм (на гребнях волн) и ~ 100 мкм (во впа- динах волн). Диффузия легирующих атомов идет перпендикулярно поверхности раздела и соот- ветственно на гребнях волн объем материала, в который возможно диффузионное проникнове- ние атомов, будет больше, чем во впадинах. От- меченная разница также обусловлена различной степенью пластической деформации материала на гребнях и во впадинах волн. Нанотвердость обедненного углеродом слоя является наимень- шей в исследуемом композите и составляет 2 ГПа (рис. 3, в ). В результате термической обработки возрас- тает концентрация углерода в аустенитной стали (рис. 3, а, б ). В исходном состоянии, благодаря стабилизации γ-фазы титаном, углерод в хромо- Рис . 3 . Структура слоистого композиционного ма- териала «инструментальная сталь – нержавеющая сталь» после закалки ( а ); схематическое изобра- жение зон, сформированных в процессе закалки ком- позиционного материала, состоящего из инструмен- тальной и хромоникелевой аустенитной сталей ( б ); твердость различных зон закаленного композита ( в )