Obrabotka Metallov 2014 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (64) 2014 17 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ На микроструктуру сварных швов толстых и тонких листов влияет масштабный фактор, который определяет различия их структур. Так, ширина слоев в «луковичной структуре» листов толщиной 5,0 мм составила 50…100 мкм, струк- тура внутри слоев отличалась однородностью и состояла из зерен размером 1...3 мкм (рис. 3). Анализ «луковичной» структуры сварного соединения пластин толщиной 35 мм (рис. 4) показал, что строение материала в каждой полосе было неоднородно и состояло из чере- дующихся участков протяженностью порядка 150…200 мкм с мелким и более крупным зерном. На рис. 4 показана наблюдаемая картина перехода одного типа структуры к другому, об- условленная, на наш взгляд, процессами дина- Р ис. 3. Микроструктура участка шва в области «луко- вичной структуры», полученная с помощью атомно- силового микроскопа Рис. 4. Микроструктура полос сварного шва алюми- ниевых листов толщиной 35,0 мм мической полигонизации и рекристаллизации, имевшими место при пластической деформации и фрикционном нагреве сплава в процессе свар- ки трением вследствие неоднородного распреде- ления температуры внутри шва. В прилегающих к основному металлу участках из-за быстрого отвода тепла и интенсивной пластической де- формации исходное вытянутое зерно транс- формировалось в равноосную субструктуру с размытыми границами. На некотором удалении от границы с основным материалом темпера- турные условия оказались благоприятными для реализации процесса рекристаллизации, сопро- вождавшегося некоторым ростом зерна. При испытании на статическое растяжение образцов сплава, изготовленных из листов вы- бранной толщины, было отмечено, что разруше- ние в обоих случаях происходило однотипно в три этапа, что хорошо видно на рис. 5. При раз- рушении сварного шва тонких листов первичная трещина образовывалась от корня шва (зона I на рис. 5, а ), далее разрушение происходило вдоль границы между слоями «луковичной структу- ры» (зона II) и заканчивалось разрывом в верх- ней части шва (зона III). Такой механизм разру- шения сварного шва непосредственно связан с механизмом его формирования. В нижней части шов менее прочен из-за недостаточного переме- шивания металла, обусловленного повышенным теплоотводом в опорную станину, что уменьша- ет пластичность. В центральной зоне шва на ха- рактер разрушения оказывает влияние слоистая структура, у которой менее прочной оказывает- ся граница между слоями. В верхней части шва направление разрыва образца было перпенди- кулярным к слоям, образованным в результате трения плечиков по поверхности, поэтому по- верхность разрушения в этой зоне отличается от описанных выше. В случае толстых пластин, как видно из рис. 5, б , разрушение происходило таким же об- разом. Поверхность излома визуально делит- ся на три части – зону I с признаками хрупкого разрушения, зону II с шероховатым рельефом, характерным для статического разрушения уль- традисперсных материалов, и верхнюю зону III с ямочным рельефом, похожим на долом. Таким образом, поведение материала при приложении максимальных растягивающих на- пряжений качественно отражало структурное