Obrabotka Metallov 2014 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (64) 2014 29 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ технологичные процессы производства МСКМ, такие как диффузионная сварка [6–7], реакци- онное спекание фольг [8–9], сварка прокаткой [10–11], сварка взрывом [12–13] и др. Из пере- численных технологий получения МСКМ свар- ка взрывом является наименее исследованной, в то же время весьма перспективной. К достоин- ствам этой технологии относятся относительная дешевизна оборудования, возможность соедине- ния широкой номенклатуры материалов, высо- кая скорость процесса, деформационное упроч- нение материалов [14–15]. В данной работе технология сварки взрывом использовалась для получения слоистых компо- зиционных материалов, состоящих из слоев хро- моникелевой стали 12Х18Н10Т и мартенситно- стареющей стали Н18К9М5Т. Т а б л и ц а 1 Элементный состав исходных 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 12Х18Н10Т 0,11 0,73 0,55 0,05 0,01 9,18 17,82 – 0,54 – Т а б л и ц а 2 Режимы термической обработки стальных заготовок Материал Вид термической обработки Температура нагрева, ° С Среда Сталь 12Х18Н10Т Закалка 1100 Вода Сталь Н18К9М5Т Закалка 820 Воздух Слоистый композит «сталь 12Х19Н10Т – сталь Н18К9М5Т» Старение 490 Воздух Материалы и методы исследования В качестве заготовок для сварки исполь- зовались пластины из сталей 12Х18Н10Т и Н18К9М5Т размерами 100×60×1 мм. Состав ис- ходных материалов проверяли с использовани- ем оптико-эмиссионного спектрометра ARL 3460. Результаты анализа представлены в табл. 1. Пе- ред сваркой исходные материалы подвергались термической обработке по режимам, представ- ленным в табл. 2. Для повышения прочности композиционного материала за счет выделения в слоях из мартенситно-стареющей стали ин- терметаллидных частиц была проведена допол- нительная термическая обработка – выдержка в течение 3 ч при 490 °С (табл. 2). Для стали Н18К9М5Т данный режим соответствует опера- ции старения. Сварку взрывом осуществляли в Институте гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН. Тринадцать стальных пластин сваривали за один этап по симметричной угловой схеме (рис. 1). В качестве взрывчатого вещества использовали аммонит 6ЖВ. Расчетные значения скоростей точек контакта и углов соударения пластин пред- ставлены в табл. 3. Зазор между тремя централь- ными пластинами составил 2 мм; зазоры между остальными пластинами были равны 5 мм. Структурные исследования композиционно- го материала выполняли с использованием ме- таллографического микроскопа Carl ZeissAxio Observer A1m и растрового электронного микро- скопа Carl Zeiss EVO 50 XVP. Металлографиче- ские шлифы готовили по стандартной техноло- гии, основанной на механическом шлифовании и полировании анализируемого материала. Для выявления микроструктуры мартенситно-ста- реющей стали использовали пятипроцентный спиртовой раствор азотной кислоты, а для хро- моникелевой стали – электролитическое травле- ние в 60 %-м водном растворе азотной кислоты при плотности тока 10 А/см 2 [16]. В качестве по- казателей механических свойств слоистых мате- риалов использовали уровень их микротвердо- сти и ударной вязкости [17].