ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ БИМЕТАЛЛА КОНСТРУКЦИОННАЯ УГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ – НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ

Представлены результаты комплексных исследований биметаллических образцов, полученых в результате заливки конструкционной стали Ст3 между листами нержавеющей стали Х18Н9Т, помещенных в изложницу с последующей горячей прокаткой трехслойного листа. Таким образом, по внешнему краю образца с обеих сторон был расположен плакирующий слой – сталь Х18Н9Т, в центре слой основного металла – сталь Ст3. Анализ границы соединения подтвердил отсутствие дефектов, его сплошность и высокое качество. Исследование микроструктуры области сопряжения методами оптической, атомно-силовой и электронной металлографии показало, что в направлении от перлитной стали к аустенитной имеют место три структурных составляющих: разупрочненный участок ферритной прослойки; упрочненный участок ферритной прослойки; темнотравящаяся прослойка со стороны аустенитной стали. Методами атомно- силовой микроскопии, в частности контактным методом в режиме «постоянной силы», и оптической металлографии установлено, что со стороны стали Ст3 по мере приближения к границе сопряжения вместо типичной для низкоуглеродистой стали структуры, состоящей из матрицы феррита с перлитными колониями, образуется обезуглероженный слой с чисто ферритной структурой, а со стороны стали Х18Н9Т – науглероженный слой. Кроме того, на границе обнаружен промежуточный слой (карбидный) глубиной до 50 мкм. Характер изменения микротвердости в области сопряжения углеродистой стали Ст3 с плакирующим слоем нержавеющей стали Х18Н9Т показывает значительное повышение прочности материалов. Микроэлементный анализ области соединения Ст3 – Х18Н9Т позволил установить характер изменения концентрации легирующих элементов по мере приближения к границе их соединения. Наличие хрома в стали Ст3 и рост концентрации углерода в нержавеющей стали подтвердили предположение о формировании двух взаимнонаправленных диффузионных потоках, а именно, диффузии углерода из стали Ст3 и легирующих элементов из стали Х18Н9Т. Образующиеся в результате карбиды объясняют повышенную твердость обеих сталей вблизи зоны соединения.

1. Лось И.С., Розен А.Е., Перелыгин Ю.П., Первухин Л.Б., Усатый С.Г., Хорин А.В. Исследование структуры и свойств многослойного коррозионностойкого материала, полученного сваркой взрывом // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2010. Т. 4. № 5. С. 93 – 96.

2. Денисов И.В., Первухин Л.Б., Первухина О.Л., Розен А.Е. Деформационные процессы при сварке взрывом // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2008. Т. 3. № 3. С. 39 – 45.

3. Москвитин С.П., Пудовкин А.П. Метод и система контроля характеристик качества биметалла // Вестник ТГТУ. 2009. Т. 15. № 2. С. 315 – 320.

4. Dorofeyev Yu.G., Dorofeyev V.Yu. The Structure Formation Peculiarities of Bimetal “Steel – Bronze” with Powder Working Layer during Hot Deformation // Euro PM 2003. European Congress and Exhibition on Powder Metallurgy. Valencia Congress and Exhibition Centre, Valencia, Spain, October 20-22, 2003. – Conference Proceedings. – Valencia, 2003. Vol. 3. P. 439 – 444.

5. Lin C.-Y., McShane H.B., Rawlings R.D. Extrusion Process for Manufacture of Bulk Functionally Graded Materials // Powder Metallurgy. 1996. Vol. 39. No. 3. P. 219 – 222 .

6. Трудов А.Ф., Трыков Ю.П., Клочков С.В., Донцов Д.Ю. Влияние нагревов на структуру и свойства сваренного взрывом биметалла Ст.3+12Х18Н10Т // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2008. Т. 2. № 10. С. 18 – 22.

7. Belsley D.A., Kuh E., Welsch R.E. Regression Diagnostics. – New York: Wiley, 2004. – 314 p.

8. Iskandarov A.M., Medvedev N.N., Zakharov P.V., Dmitriev S.V. Crowdion mobility and self-focusing 3D and 2D nickel // Computational Materials Science. 2009. Vоl. 47. P. 429 – 431.

9. Cox D.R. Regression models and life tables // Journal of the Royal Statistical Society. 1972. No. 34. P. 187 − 220.

10. Huet I.I. Etude des reactions a lietat solide entre A1 et Сu // Metallurgies. 1962. Vol. 3. P. 49 − 53.

11. Гуревич Л.М., Трыков Ю.П., Арисова В.Н. и др. Структура и микромеханические свойства в биметалле ВТ1-0+АД1, полученном сваркой взрывом по угловой схеме // Известия Волго-градского государственного технического университета. 2010. Т. 4. № 4. С. 38 – 42.

12. Трыков Ю.П., Проничев Д.В., Гуревич Л.М. и др. Исследова-ние тепло- и электропроводности СИК титан-сталь // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2010. Т. 4. № 4. С. 17 – 21.

13. Oliver W., Pharr G. An Improved Technique for Detemining Hardness and Elastic Modulus Using Load and Displacement Sensing Indentation Experiments // J. Mater. Res. 1992. No. 7(6). P. 1564 – 1583.

14. Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии. – Нижний Новгород: ИФМ РАН, 2004. – 110 с.

15. Сканирующий зондовый микроскоп Solver PRO. Руководство пользователя. – М.: ЗАО «Нанотехнология-МДТ», 2006. – 341 с.

16. Zuev L.B., Shlyakhova G.V., Barannikova S.A., Kolosov S.V. Micro structure of elements of a superconducting alloy Nb-Ti cable // Russ. Metal. 2013. No. 3. P. 229 – 234.

17. Barannikova S., Shlyakhova G., Zuev L., Malinovskiy A. Micro-structure of superconducting cable components // International Journal of GEOMATE. 2016. Vol. 10. No. 21. Р. 1906 – 1911.

18. Danilov V.I., Shlyakhova G.V., Semukhin B.S. Plastic deformation macrolocalization. Local stress and fracture in ultrafine grain titanium // Applied Mechanics and Materials. 2014. Vol. 682. P. 351 – 356.

19. Shlyakhova G.V., Barannikova S.A., Zuev L.B. On structure of localization zones of plastic deformation in superconductive cable based on Nb-Ti alloy // Metallofiz. Nov. Tekhnol. 2013. No. 35. P. 453 – 465.

20. Barannikova S.A. , Bochkareva A.V., Lunev A.G., Shlyakhova G.V., Zuev L.B. Changes in ultrasound velocity in the plastic deformation of high-chromium steel // Steel in Translation. 2016. Vol. 46. No. 8. P. 552 – 557.

21. Грин Дж., Гольдштейн Дж. Основы аналитической электрон-ной микроскопии / Под ред. Дж. Грина. – М.: Металлургия, 1990. – 584 c.