Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 71 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ После ЭВЛ параметр шероховатости Ra = 5,2 мкм, а после ЭПО в центре образца он равен 2,9; 1,7 и 2,9 при q e , равной 2,0, 2,5 и 3,0 ГВт/м 2 соответственно. Исследования при большом увеличении обнару- жили (рис. 4), что высокоскоростная кристаллиза- ция расплава после ЭПО приводит к формированию дендритной структуры зоны легирования. Дендриты имеют оси первого и второго порядка. Обращает на себя внимание то, что в близко расположенных друг от друга областях дендриты имеют различные на- правления роста и разные междендритные параме- тры. Увеличение q е сопровождается ростом средних значений междендритных параметров. Они состав- ляют 0,50; 0,66 и 1,00 мкм при значениях q е , равных 2,0; 2,5 и 3,0 ГВт/м 2 соответственно. Эти значения позволяют оценить скорость охлаж- дения υ по формуле A d n = − υ , где d – дендритный па- раметр, мкм, n и A – постоянные коэффициенты. По- скольку для сталей характерные значения A = 2,3 ⋅ 10 2 , n = 0,45 [11], для υ получаются следующие значе- ния: (1,6, 0,9 и 0,4)·10 5 К/с соответственно. Они согла- суются с известными данными, согласно которым па- раметры дендритной структуры определяются скоростью охлаждения расплава и оси второго поряд- ка не образуются уже при скорости охлаждения, пре- вышающей ~10 6 К/с [12]. Сопоставляя их, можно от- метить, что, с одной стороны, при увеличении q е наблюдается уменьшение υ , однако, с другой стороны, при увеличении q е увеличивается градиент температу- ры по глубине, и, следовательно, υ должна возрастать. Это противоречие можно объяснить тем, что, как из- вестно [13], на параметры дендритов влияет не только скорость охлаждения, но и химический состав сплава. По-видимому, в данном случае заметно отличающие- ся в соседних областях значения междендритных па- раметров обусловлены химической неоднородностью зоны легирования, которая возникает в результате рас- творения при ЭПО покрытия, формирующегося на поверхности сразу после ЭВЛ (рис. 2, а ). Идентификация рентгенограмм стали 45 после ком- бинированной обработки в различных режимах пока- зывает наличие на поверхности следующих фаз: α-Fe, Cu, Fe 23 (C, B) 6 , FeB. Интенсивность пика (110), соот- ветствующего α-Fe, принимает максимальное значение при q е = 2,0 ГВт/м 2 и q е = 3,0 ГВт/м 2 , а при q е = 2,5 ГВт/м 2 она незначительно уменьшается. Полуширина пиков (110) α при разных значениях поглощаемой плотности мощности также изменяется немонотонно. Известно [14], что медь и γ-Fe имеют ГЦК-решетку с близкими межплоскостными параметрами. Ранее в работах [6, 7] показано наличие в зоне ЭПО остаточного аустенита. Интенсивность пика (200), соответствующего меди и (или) остаточному аустениту, принимает максималь- ное значение при q e = 2,5 ГВт/м 2 , а при q е = 3,0 ГВт/м 2 наблюдается исчезновение пика (311) этих фаз. Сопоставляя рентгенограммы поверхности стали 45 сразу после элек- тровзрывного боромеднения [8] и после ЭПО (рис. 5, б , в , г ), можно отметить, что пики, соответствующие боридам Fe 2 B и В 4 Сисчезают, а интенсивность пиков, со- ответствующихFe 23 (C, B) 6 , уменьшается. Такимобразом, влияниеЭПОнафазовый состав сводится к растворению боридов Fe 2 B и В 4 С в слое, уменьшению содер- жания аустенита, перераспределению меди и увеличению содержания α-Fe. Рис. 4 . Дендритная структура поверхностных слоёв стали 45, выявляемая сканирующей электронной микроскопии после электровзрывного боромедне- ния и последующей электронно-пучковой обработки при q е , ГВт/м 2 : а – 2,0; б – 2,5; в – 3,0 Рис. 3. Профилограммы поверхности стали 45 после электровзрывного боромеднения ( a ) и последующей ЭПО ( б ) при q e = 2,0 ГВт/м 2 Рис. 2 . Рельеф поверхности стали 45 после электровзрыв- ного боромеднения ( a ) и последующей ЭПО при q e , ГВт/м 2 : б – 3,0, в – 2,0; г – 3,0 (Прямоугольником ( в ) выделена область рентгеноспектрального микроанализа; стрелками ( в и г ) показа- ны залеченные микротрещины)