Obrabotka Metallov 2011 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (51) 2011 58 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ лись на рабочем столе, оснащенном приспособлением для прижатия торцов образцов друг к другу. В качестве инокулирующих добавок в зону сварки вводились ча- стицы оксида иттрия Y 2 O 3 размером от 50 до 200 нм. Зона сварки (вершина и корень шва) защищалась от окисления подачей гелия. Микроструктура сварных швов анализировалась на оптическом микроскопе в поперечном сечении при увеличениях от 25 до 1000 крат с применением методов светлопольного и темнопольного изображе- ния. Особенности тонкой структуры сварных швов анализировались на просвечивающем электронном микроскопе Tecnai G2 20TWIN. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Анализ микроструктуры полученных сварных швов показывает, что структурное состояние ме- талла в сварном шве характеризуется двумя типами параметров: размером зерен металла, наследуемым от высокотемпературной β-фазы, а также размера- ми пластин метастабильной α'-фазы, образующихся внутри этих зерен при охлаждении шва. На высо- кую степень перегрева металла при сварке указывает размер зерен в сварном шве: в центре швов размеры зерен высокотемпературной β-фазы при первичной кристаллизации достигали размера порядка 1 мм (рис. 1, а ). а б Рис. 1. Поперечные шлифы неинокулирован- ного ( а ) и инокулированного ( б ) сварных швов титанового сплава ВТ20 При последующем быстром охлаждении внутри зерен высокотемпературной β-фазы образовыва- лись кристаллы метастабильной α'-фазы. Согласно результатам металлографического анализа размеры зерен β-фазы существенно не отличаются в иноку- лированных и неинокулированных сварных швах (рис. 1, а , б ). Тем не менее применение инокуляторов вызы- вает значительное измельчение кристаллов α'-фазы (рис. 2) и увеличение их количества. Длина кристал- лов находится в диапазоне 10…50 мкм (рис. 2, б ), в то время как в немодифицированном частицами ок- сида иттрия сварном шве длина кристаллов α'-фазы может превышать 100 мкм (рис. 2, а ). а б Рис. 2 . Микроструктура центральной части неинокулированного ( а ) и инокулированного ( б ) сварных швов титанового сплава ВТ20 Измельчение вторичной структуры инокулиро- ванного шва вызывает эффект «потемнения» пере- плавленного металла по сравнению со швом, не со- держащим добавок (рис. 1, б ). Потемнение вызвано тем, что измельченные кристаллы мартенсита иноку- лированного шва образуют более развитую поверх- ность при травлении, которая отражает меньше света при наблюдении на оптическом микроскопе. Использование метода просвечивающей элек- тронной микроскопии для изучения тонкой струк- туры сварных швов подтвердило значительное из- мельчение, вызываемое применением оксида иттрия