Obrabotka Metallov 2011 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (51) 2011 54 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Сварка осуществлялась на автоматизированном лазерном технологическом комплексе «Сибирь-2» в лаборатории лазерных технологий Института теоре- тической и прикладной механики СО РАН. Соеди- няемые поверхности обезжиривались перед проведе- нием сварки. Пластины помещались на рабочий стол лазерного комплекса, оснащенный приспособлени- ем для прижатия образцов друг к другу. В процессе сварки реализовывалась как схема перемещения сто- ла относительно неподвижного лазерного луча, так и схема перемещения лазерного луча относительно не- подвижного стола. Скорость относительного переме- щения регулировалась при отработке режимов свар- ки и оставалась постоянной на протяжении сварного шва. Лазерный луч был направлен на свариваемые поверхности под углом, исключающим попадание отраженного от металлических образцов излучения на выпускную линзу с целью устранения прежде- временного разрушения лазерной оптики. В зону вершины и корня шва при сварке подавался гелий для защиты металла от окисления. Из сваренных пластин изготавливались образцы для механических испытаний на статическое рас- тяжение и ударный изгиб. Структура сварных швов исследовалась на поперечных шлифах. После про- ведения испытаний на ударный изгиб изучалась морфология поверхностей разрушения образцов с использованием метода растровой электронной ми- кроскопии. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ Качество сварного соединения определяется обе- спечиваемыми им механическими характеристика- ми. В результате проведенных испытаний на стати- ческое растяжение было выявлено, что соединения стали 12Х18Н10Т, полученные при помощи сварки CO 2 -лазером, имеют прочность на уровне исходного материала (рис. 1). Тем не менее испытания на удар- ный изгиб образцов с надрезом выявили, что рабо- та, затрачиваемая на разрушение сварных образцов, в 2…3 раза ниже (~12,8 Дж/см 2 – для сварного шва против ~ 32 Дж/см 2 – для основного металла), чем работа разрушения образцов из исходного материа- ла. Для того чтобы выявить причины охрупчивания материала в результате переплава при лазерной свар- ке, были проведены исследования поверхностей из- лома образцов, разрушенных в результате испытаний на ударный изгиб. При анализе строения излома с помощью растро- вого электронного микроскопа в структуре материа- ла было выявлено присутствие частиц хрупкой фазы, имеющих форму, близкую к кубической (рис. 2, 3). Размеры частиц составляют 1…15 мкм. На поверх- ностях излома встречаются как отдельные (рис. 2) ча- стицы хрупкой фазы, так и их скопления. Скопления частиц часто располагаются на дне обнаруживаемых на поверхности излома пор (рис. 3). Рис. 1 . Предел прочности и относительное удлинение образцов из нержавеющей стали 12Х18Н10Т: 1 – исходное состояние; 2 – сварное соединение Рис. 2. Отдельная частица хрупкой фазы, имеющая кубическую форму, на поверхности излома сварного шва стали 12Х18Н10Т Рис. 3. Скопление частиц хрупкой фазы на дне поры в сварном шве стали 12Х18Н10Т