Исследование зоны соединения сваренного взрывом композита медь М3 + сталь 30ХГСА после термообработки

Содержание
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Обзор литературных источников и патентов 8
1.2 Получение композитов методом лазерной сварки 9
1.3 Возникновение микротрещин в биметалле из нержавеющей стали и меди после диффузионной сварки 14
1.4 Способ получения разнородного соединения медь-сталь сваркой трением с перемешиванием 18
1.5 Использование технологии сварки взрывом для получения медно-стальных биметаллов 25
1.5.1 Влияние термической обработки на формирование зоны соединения при сварке взрывом меди и нержавеющей стали 26
1.5.2 Механические свойства и характер разрушения биметалла медь М1- сталь 09Г2С, полученного сваркой взрывом 33
2 Исследование зоны соединения сваренного взрывом композита медь М3 + сталь 30ХГСА после термообработки 42
2.1 Используемые материалы 42
2.2 Технологические параметры при получении биметалла М3+30ХГСА сваркой взрывом 45
2.3 Методы исследования 46
2.3.1 Измерение микротвердости 46
2.3.2 Металлографические исследования 47
2.3.3 Исследование химического состава 47
2.4 Исследование структуры КМ медь М3+сталь 30ХГСА после сварки взрывом и последующего отжига 51
2.4.1 Исследование зоны соединения КМ медь М3+сталь 30ХГСА после сварки взрывом и последующего отжига при 880°С в течение 1 часа 51
2.2.2 Исследование сваренного взрывом композита медь М3+сталь 30ХГСА после отжига при температуре 880 оС с увеличением времени выдержки от 2 до 10 часов и температуре 1000 оС с временем выдержки 24 часа. 57
РЕЗУЛЬТАТИВНОСТЬ 68
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 69

Весь текст будет доступен после покупки

В материаловедении биметаллический материал состоит из двух компонентов, отличающихся по химическому составу и разделенных границей, и имеющий свойства, отличные от свойств компонентов. Форма, состав и распределение компонентов задаются заранее. Уникальность свойств биметаллов объясняется тем, что плакирующий слой обеспечивает коррозионную стойкость, износостойкость, жаропрочность и другие необходимые свойства, а основной слой обеспечивает конструкционную прочность и другие механические свойства изделий. К таким биметаллам относят медно-стальные соединения с гарантированными служебными свойствами в условиях высоких давлений, транспортных перегрузок, низких и повышенных температур.
Изначально из такого биметаллического материала использовались такие детали, как переходники при сварке плавлением конструкций из меди и стали, то в последнее время появилась необходимость в биметаллических композиционных материалах (КМ) для применения в быстро развивающейся промышленности энергетики, ракетно-космической и криогенной техники. Для создания биметаллических композиционных материалов можно применить сварку взрывом.
Областью рационального применения медно-стальных композитов может служить электрометаллургия – токоподводы электроплавильных агрегатов, сочетающие электро- и теплопроводность меди с прочностью стали, а также детали конструкционного назначения в машиностроении.
Для получения КМ из разнородных материалов целесообразно использовать технологию сварки взрывом. Свойства сваренного взрывом композита, в первую очередь, определяются строением околошовной зоны.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Обзор литературных источников и патентов

Применение слоистых композитов из разнородных металлов в узлах конструкций, испытывающих действие повышенных нагрузок, температур и агрессивных сред, повышает их эксплуатационные характеристики. Областью рационального применения композитов медь+сталь может служить электрометаллургия, где в электроплавильных агрегатах эффективны композиты, сочетающие электро- и теплопроводность меди с прочностью стали. Требуемые служебные показатели обеспечиваются созданием улучшенного комплекса физико-механических свойств композитов, которыми может не обладать каждый материал в отдельности. Свойства слоистых композитов, в свою очередь, определяются характером и закономерностями формирования структуры металлов, особенно в зоне их соединения [1,2]. Детали металлургического оборудования, например, кристаллизаторы, работают в тяжелых эксплуатационных условиях поэтому существенное влияние на их долговечность оказывает как применяемые сварочные материалы так и технология сварки [3].
Существует достаточно много способов получения слоистых металлических материалов [4].
Основными методами получения биметаллических композитов являются:
1. Лазерная сварка.
2. Сварка взрывом.
3. Диффузионная сварка.
4. Сварка трением с перемешиванием.




Кроме того, существуют еще такие методы, как прессование и волочение, пайка, наплавка, электрошлаковая сварка, холодная сварка, диффузионная сварка, ультразвуковая сварка, сварка трением, лазерная сварка, но эти способы применяются гораздо реже.
1.2 Получение композитов методом лазерной сварки

В [5] был предложен новый метод лазерной сварки встык медь–низкоуглеродистая сталь Е235А (табл.1). Использовался угловой стык, то есть стороны меди и стали находились под тупым и острым углами. В процессе сварки лазерный луч фиксировался на стальной стороне, и соотношение разбавления меди к стали регулировалось путем правильного выбора отклонения лазерного луча. Стыковая сварка меди и низкоуглеродистой стали E235A проводилась с использованием непрерывного CO2

Весь текст будет доступен после покупки

1. Слоистые интерметаллидные композиты и покрытия : монография / Л. М. Гуревич, В. Г. Шморгун, О. В. Слаутин, А. И. Богданов. – Москва : Металлургиздат, 2016. – 346 с.
2. Трыков, Ю. П. Диффузия в слоистых композитах : монография / Ю. П. Трыков, Л. М. Гуревич, В. Н. Арисова ; ВолгГТУ. – Волгоград, 2006. – 403 с.
3. Пасечник, Н. В. Машиностроение : энциклопедия. В 40 т. Т.4 – 5 Машины и агрегаты металлургического производства / Н. В. Пасечников, В. М. Синицкий, В. Г. Дрозд. – Москва : Машиностроение, 2000. – 342 с.
4. Иванов, Д. А. Дисперсноупрочненные, волокнистые и слоистые неорганические композиционные материалы : учеб. пособие / Д. А. Иванов, А. И. Ситников, С. Д. Шляпин ; под ред. А. А. Ильина. – Москва : МАТИ, 2009. – 306 с.
5. Чэнву, Яо. Микроструктура поверхности раздела и механические свойства разнородного соединения медь–сталь при лазерной сварке / Яоа Чэнву, Сюйс Бинши, Чжана Сяньчэн // Optics and Lasers in Engineering. – 2009. – № 47. – С. 807 – 817.
6. Йылмаз, Осман. Исследование возникновения микротрещин в диффузионно-сваренной паре из нержавеющей стали и меди / Осман Йылмаз, Мустафа Аксой // Materials Processing Technology. – 2002. – № 121. – С. 136 – 142.
7. Казаков, Н. Ф. Диффузионная сварка материалов / Н. Ф. Казаков. – Москва : Металлургия, 1976. – 452 с.

Весь текст будет доступен после покупки