Крупин А.В. Деформация металлов взрывом

Раздел ГРНТИ: Сварка
Крупин А.В. Деформация металлов взрывом
Металлургия, 1975 г.

Ссылка доступна только зарегистрированным пользователям.
Крупин А.В. Деформация металлов взрывом

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПЕРЕХОДНОГО СЛОЯ БИМЕТАЛЛОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ДЕФОРМАЦИЕЙ ВЗРЫВОМ

При всех способах сварки, в том числе и сварке взрывом, в переходном слое появляются структурные изменения, химические неоднородности, соединения, ха­рактерные для оплавления, соединения с ограниченной или непрерывной растворимостью, прослойки химичес­ких соединений между металлами, смесь не взаимодей­ствующих между собой металлов, диффузия в твердом или жидком состоянии. Чаще всего все эти явления протекают одновременно.
Изменения структуры могут быть вызваны фазовы­ми превращениями, протекающими при воздействии им­пульсного всестороннего давления, наличием импульс­ного повышения температуры и резкого охлаждения.
Эффекты, связанные со структурными изменениями при сварке взрывом, в зависимости от назначения из­делия могут быть полезными (например, упрочнение из­делий) или вредными (появление хрупкой фазы).
Нередко в процессе сварки взрывом в зоне соедине­ния образуются локальные участки оплавления метал­ла, причем эти участки имеют небольшие объемы. Об­разующееся в них тепло со значительной скоростью поглощается большой массой окружающего металла, который может за счет этого тепла частично рекристаллизоваться.
Композиции разнородных металлов, соединенных взрывом, можно разделить на три группы: 1) не обра­зующие между собой твердых растворов и химических соединений; не имеющие взаимной растворимости, 2) образующие твердые растворы, 3) образующие хи­мические соединения.
 
Сварка взрывом металлов, не имеющих взаимной растворимости
Несмотря на почти полное отсутствие взаимной рас­творимости многих металлов, их можно вполне удов­летворительно соединять сваркой взрывом. Исследова­ние Микроструктурысоединений этих пар металлов и сплавов показало, что на границе сварки вдоль волн расположена неравномерная по ширине зона, где од­новременно присутствуют оба свариваемых компонента. По-видимому, в процессе сварки происходит сближение до атомных уровней и механическое взаимное переме­шивание движущихся поверхностных слоев металлов.
При получении сваркой взрывом биметалла, состоя­щего из металлов, не обладающих взаимной раствори­мостью, образуются два типа соединений. Первый тип характеризуется образованием соединения без зоны взаимного перемешивания; здесь линия соединения по характеру напоминает границу зерен. Второй тип сое­динения содержит зону взаимного перемешивания. Об­разование той или иной зоны зависит прежде всего от параметров соударения. На контактной поверхности могут развиваться высокие температуры, в результате чего в околошовных зонах происходят процессы отдыха (а в некоторых случаях — рекристаллизация) наиболее деформированных слоев.
 
Биметалл серебро малоуглеродистая сталь. Свар­каэтих металлов является характерным примером сварки взрывом взаимно нерастворимых металлов. Же­лезо с серебром не имеет взаимной растворимости и при их сварке в зоне соединения не образуется каких-либо соединений.
Проведенные совместно с сотрудниками кафедры об­щей химии МГУ (Куприной В. В. и др.) микроскопиче­ские и рентгеноструктурные исследования переходной зоны биметалла сталь — серебро, полученного взрывом [71, с. 347; 97, с. 247], позволили установить в зоне сое­динения наличие механической смеси обоих металлов различной дисперсности.
Степень дисперсности зависит от параметров сварки взрывом. Прочность соединения в зоне шва на 10—20° выше прочности чистого серебра. Испытание соединения сталь — серебро на изгиб и кручение не дает ни малей­ших признаков отслоения. Размер зоны перемешивания и прочность соединения зависят от параметров сварки однако при определенных параметрах зона соединения может и не изменяться, а прочность соединения может снизиться, что объясняется рекристаллизацией серебра  зоне интенсивной пластической деформации рис 93 .
Рекристаллизационная зона распределяется   неравномерно вдоль шва и достигнет наибольшей толщины вершине   волны   серебряной   составляющей. К линии раздела двух металлов прилегает узкая полоса боле мелких зерен. Затем идет зона более крупных зерен следующая зона содержит также мелкие зерна. Это указывает на то, что выделившееся тепло неравномерно распределяется по всей зоне.
Следует отметить, что зона соединения биметалли­ческих образцов, полученных при соударении со скоро­стью в пределах 300—500 м/с, характеризуется высокой степенью деформации.
Увеличение скорости соударения выше 236 м/с приво­дит к выявлению в серебряном слое механической сме­си серебра со сталью. При этом дисперсность внедрен­ных в серебро частиц стали растет с увеличением скоро­сти соударения; появляются механические дефекты в зоне шва и прочность соединения уменьшается. В ре­зультате нагрева биметалла сталь — серебро при последующей термической обработке наблюдается снижение прочности переходного слоя.