ПОЛУЧЕНИЕ СТРУКТУРНО-АРМИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ СПОСОБАМИ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ

Получение армированных сталей (сплавов) обычно основано на соединении разнородных материалов весьма трудоемкими способами литья, прокатки и сварки.

Новый принцип армирования материалов, предложенный автором, заключается в том, что в сталях (сплавах) получают чередующиеся в заданной последовательности прочные и пластичные структуры за счет дифференцированной обработки, включающей объемное и локальное воздействие на металл [1 — 5].

Например, в результате объемной обработки получают преимущественно мартенситную структуру во всем объеме стали (сплавов). Локальная же обработка предусматривает нагрев, приводящий в заданных участках к отпуску мартенсита или его переходу в аус тенит. Однако может быть реализована и противоположная задача. Общей обработкой создается пластичная структура (аустенит, феррит, феррит с небольшим количеством перлита, сорбит отпуска и низкоуглеродистый мартенсит), а структуры с высокой прочностью и твердостью получают за счет локального воздействия путем лазерной, электроннолучевой, плазменной и электроконтактной обработки (изучается возможность применения 118 широких пределах. магнитной обработки). В последнее время разрабатываются способы нагрева й охлаждения с использованием так называемого "контртела" отводящего или подводящего тепло.

Наибольшее число работ посвящено изучению локального влияния на структуру и свойства сталей (сплавов) лазерной и электроннолучевой обработок. Под их влиянием в перлитных или мартенситных сталях в локальных объемах возникает аустенит, количество которого можно варьировать, изменяя в нужном направлении режимы нагрева или охлаждения, либо за счет дополнительного локального легирования. Получение при структурном армировании заданных прослоек пластичных структур увеличивает сопротивление разрушению в участках с повышенной концентрацией напряжений. Напротив, в аустенитных сталях с метастабильным аустенитом лазерная и электроннолучевая обработки приводят к образованию мартенсита в заданных участках и упрочнению материала [6,7].

Воздействуя на превращение аустенита за счет предварительной объемной или локальной обработок, можно в широких пределах изменять его количество и, соответственно, механические свойства армированных материа лов. На рис.1 приведен фазовый состав до и после лазерной обработки в мартенситной стали 03Г10 и аустенитной 90Г7АФ. Изменение микротвердости после дифференцированной обработки показано на рис.2.

Большие возможности для получения армированных слоистых материалов открывает последовательное применение предварительной химикотермической обработки и нанесение покрытий.

В целом структурноармированные конструкционные материалы, полученные способами дифференцированной обработки, обладают повышенной прочностью при равной пластичности или повышенной пластичностью при равной прочности в сравнении со сталями (сплавами), имеющими однородную структуру. Дифференцированная обработка эффективна также для инструмента небольшого сечения (сверла, фрезы, развертки), склонного к выходу из строя в результате поломок. В этом случае предварительная объемная термообработка направлена на повышение пластичности при понижении твердости по сравнению с обычно принятой. Напротив, участки рабочей поверхности, подвергающиеся интенсивному износу, упрочняют затем с помощью локального воздействия, достигая более высокой твердости, чем при использовании традиционной технологии.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 5, Москва 1994