Obrabotka Metallov 2015 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (67) 2015 60 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ных состояний влияет на конечную структуру сплава после охлаждения. Различие в механических свойствах леги- рованного слоя и материала основы после раз- личных этапов механического и термического воздействия оценивалось методом микроинден- тирования. Характер распределения микротвер- дости образцов в поперечном сечении отражен на рис. 6. Средний уровень микротвердости легированного слоя после электронно-лучевой наплавки составил 385 HV, при этом микротвер- дость материала основы находилась на уровне 165 HV. Прокатка образцов привела к повы- шению микротвердости титановой основы до 210 HV, однако на твердость наплавленного слоя прокатка повлияла незначительно. Отжиг мате- риала после прокатки способствовал снижению микротвердости титана до исходного уровня за счет снятия наклепа, обусловленного рекристал- лизацией металла. Максимальное значение ми- кротвердости соответствовало приповерхност- ной зоне и составило 430 HV для слоев после электронно-лучевой наплавки и 500…550 HV для образцов, подвергнутых последующей про- катке и отжигу. Упрочнение данной зоны связа- но с насыщением приповерхностного слоя ван- ны расплава газами атмосферы и, в частности, кислородом [19]. Определение механических свойств матери- ала, в том числе прочности и ударной вязкости, позволяет оценить его эксплуатационные харак- теристики и технологичность, т. е. возможность изготовления из него реальных конструкцион- ных элементов. Рис. 6. Микротвердость титановых основ с обога- щенным танталом поверхностным слоем Прочностные свойства оценивались по ре- зультатам испытаний на растяжение титановой основы с наплавленным слоем. Предел проч- ности материала после наплавки составляет 425 МПа. При этом предел прочности тех- нически чистого титана находится на уровне 415 МПа, т. е. наплавка практически не влияет на прочностные характеристики титана ВТ1-0. Однако формирование наплавленных слоев при- водит к резкому снижению показателей пла- стичности. Относительное удлинение упало с 40 % (для титана ВТ1-0) до 3 % (для ВТ1-0 по- сле электронно-лучевой наплавки). Прокатка материала с наплавленными слоями привела к его значительному упрочнению за счет наклепа (σ в = 610 МПа), но при этом не оказала влия- ния на его пластичность. Отжиг способству- ет снижению предела прочности материала до уровня, близкого к прочности чистого титана (~450 МПа), и повышению его относительного удлинения до 9 %. Испытания материалов с коррозионно-стой- кими слоями на ударный изгиб показали, что после наплавки ударная вязкость образца поч- ти в два раза ниже ударной вязкости исходного титана (55 и 125 Дж/см 2 соответственно) [12]. Минимальное значение ударной вязкости было зафиксировано для образцов после прокатки (~40 Дж/см 2 ). Отжиг прокатанных компози- ций приводит к росту ударной вязкости до 95…100 Дж/см 2 . Выводы Проведенные исследования показали, что электронно-лучевая наплавка позволяет форми- ровать танталсодержащие поверхностные слои высокого качества на заготовках из технически чистого титана. Наплавленные слои имели ден- дритное строение; распределение легирующего элемента в наплавленном слое не является рав- номерным. Съемка при больших увеличениях позволила зафиксировать наличие в наплавлен- ных слоях закаленных структур. Прокатка и от- жиг не устраняют дендритную ликвацию, однако способствуют развитию рекристаллизационных процессов в зоне термического влияния и пере- ходу наплавленного слоя в более равновесное состояние. Неравномерность химического со- става в наплавленных слоях приводит к форми-