CC BY
1ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЛАЗЕРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЕСТЕСТВЕННЫХ КОМПОЗИТОВ, СОЗДАННЫХ НА ОСНОВЕ СПЛАВА Ее-18Сг-10№
Блинова Е. Н1, Воронов В. Д.2, Глезер А.М. Кулеш А. А.1, Либман М. А.1,
Осинцев А. В.2, Петровский В. Н.2, Шурыгина Н. А.1
1 Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.
И. П. Бардина, Москва, Россия 2Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва, Россия
Исследование естественных композитов, содержащих макроскопические области с существенно различными величинами механических характеристик представляет интерес для создания материалов, в которых реализуется возможность регулирования прочностных и пластических свойств, а также создания структурных состояний, характеризующимися высокими значениями предела прочности и относительного удлинения. Создание таких композитов возможно в металлических системах, в которых реализуются прямое и обратное мартенситные превращения, характеризуемые широким температурным гистерезисом. К таким сплавам относятся, в частности, сплавы системы Fe-Cr-Ni аустенитно-мартенситного класса. Для получения композитных материалов, содержащих области аустенита, распределенные в мартенситной матрице, в настоящей работе был использован сплав Fe-18Cr-10Ni. Мартенситная составляющая композита была получена применением холодной пластической деформации с обжатием до 80%. Для получения областей аустенита заданной формы использовался локальный нагрев излучением непрерывного лазера при различных температурах. Обработка лазером производилась роботизированным манипулятором MOTOMAN с одномодовым волоконным лазером IPG ЛС-5 мощностью до 5 кВт. Функция падения мощности для поддержания стационарной температуры определялась по построенной компьютерной модели лазерного нагрева с использованием метода конечных элементов. Линия движения луча была разбита на сегменты, на каждом из которых мощность излучения отличалась от расчетной на заданное количество процентов. На основе модели были подобраны режимы равномерного прогрева образцов толщиной 0.6 мм в различных температурных интервалах: 500-600, 600-700, 700-750 и 800-9000С. В результате были получены области аустенита размером 10х10 мм в мартенситной матрице. Для контроля результатов термической обработки были проведены измерения микротвердости с обеих сторон образцов и металлографический анализ. Микротвердость аустенита изменялась в пределах 1.7-2.5 ГПа в зависимости от температуры нагрева и была одинакова с обеих сторон образцов. Образцы, имевшие форму лопаток толщиной 0.6 мм, содержащие в середине область аустенита размером 10х10 мм, были подвергнуты деформации при комнатной температуре на разрывной машине INSTRON для определения кривых "деформация-напряжение". Анализ механических свойств этих образцов показал, что изменение температуры лазерного воздействия существенным образом влияет на форму кривых "деформация-напряжение" и на соотношение между прочностными и пластическими характеристиками композита. Методом просвечивающей электронной микроскопии была исследована микроструктура аустенита и переходных областей, анализ которых показал наличие определенных различий в микроструктуре аустенита в зависимости от температуры лазерного воздействия, что, по-видимому, и определяет различие механических свойств исследованных естественных композитов.
