ствия расфокусированного электронного луча на проволоку из стали 12Х18Н10Т диаметром 1,2 мм, подаваемую в зону луча с помощью специального механизма. Образцы из ниобия защищали от воздействия электронного луча и напыления сталью экраном с подвижной шторкой. Поверхность образцов подготавливалась одинаково (зачистка наждачной бумагой и обезжиривание этиловым спиртом с последующей просушкой в вакууме в течение суток). Процесс смачивания оценивали по краевому углу смачивания. Для растекшейся капли его определяли при проектировании изображения застывшей капли на экран.

Запись термических циклов нагрева ниобия под каплей в зависимости от его предварительного подогрева осуществляли шлейфовым осциллографом Н102. Предварительно ниобий нагревали от 823 до 1523 К. За счет тепла расплавленной капли температура ниобия повышалась на 673—823 К.

Результаты исследования зависимости площади растекания и краевого угла смачивания (по застывшей капле) от температуры нагрева ниобия показали, что с увеличением температуры от 1373 до 1973 К краевой угол смачивания изменяется с ПО до 30°, а площадь растекания — от 0,25 до 0,55 см2.

При нагреве до температуры ниже 1273 К смачивания ниобия не происходит, расплавленная капля кристаллизуется без образования связей с ниобием. При температуре нагрева 1273—1373 К появляются отдельные очаги схватывания. Заметное смачивание наблюдается при нагреве ниобия выше 1373 К, что составляет 0,8 температуры солидуса стали 12Х18Н10Т.

При температуре выше 1673 К наблюдается резкое улучшение смачивания, что можно объяснить образованием сплошной прослойки эвтектики на границе раздела твердой и жидкой фаз.

Металлографические исследования показали, что в условиях эксперимента нагрев ниобия не приводил к рекристаллизации и росту зерна. Рассмотрение микроструктуры и изменения микротвердости позволило установить, что на поверхности взаимодействия ниобия со сталью при нагреве до 1723 К хрупкие соединения не образуются, а глубина диффузии не превышает 30—35 мкм. Микрорентгеноспектральные исследования этой зоны показали, что распределение концентрации компонентов стали и ниобия в ней (рис. 50, а) постоянно и соответствует эвтектическому (13 "о 1\1Ь, 57 % ¥е; 14 % Сг; 7 % N1). Лишь при нагреве до 1973 К по границе контакта ниобий — сталь видна очень тонкая прерывистая прослойка, состоящая, по-видимому, из химических соединений. При этом толщина прослойки составляет около 1 мкм, а глубина диффузионной зоны достигает 300—350 мкм. Однако существует и несколько иная точка зрения на процесс взаимодействия ниобия со сталью. В работах [182, 183] сварку ниобия со сталью осуществляли расплавлением только стали и разогревом ниобия до температуры взаимодействия с перегретой жидкой сталью. При таких условиях по результатам исследований, приведенных в указанных работах, для получения сварных соединений без хрупких прослоек ке бходимо, чтобы время контакта жидкой стали с ниобием не превышало 1,5—2 с, а г.ере-грев стали не должен превышать 473 К. Однако с увеличением толщины

свариваемых деталей требуется перегревать жидкую сталь на большую температуру,'что приводит к увеличению времени контакта жидкой стали с ниобием и появлению сплошных прослоек интерметаллических соединений в зоне взаимодействия. Таким образом, принятый в этих работах процесс может быть использован лишь для деталей ограниченной (до 1 мм) толщины и в очень узком диапазоне режимов сварки.

Для создания надежного технологического процесса сварки этих материалов необходимо более полно изучить особенности их взаимодействия в условиях сварочного процесса, который характеризуется неизотермичностью, интенсивным перемешиванием металла ванны и высокими скоростями нагрева и охлаждения .

В качестве первой задачи поставлено изучение взаимодействия ниобия с жидкой сталью в изотермических условиях печного нагрева при отсутствии перемешивания жидкого металла.

Эвтектика

Твердый

раствор

Рис.50. Распределение компонентов стали 12Х18Н10Т н сплава ВН-2АЭ (массовое содержание) в зоне взаимодействия капли с ниобием (температура нагрева ниобия 1703 К) при толщине 1 мм (а) и 2 мм (б).