ны металлического и керамического слоев, а также применение материалов, имеющих невысокие значения модулей упругости.

4.5. Сварка жаропрочных сталей и сплавов

Жаропрочные стали и сплавы находят широкое применение в авиационном двигателестроении. Они способны работать под нагрузкой при температурах свыше 500 "С в течение длительного времени.

У жаропрочных материалов вследствие легирования и термической обработки (закалка с последующим старением) формируется особая гетерогенная структура, состоящая из твердого раствора и вкрапленных в него дисперсных карбидных и интерметаллид-ных фаз. Нарушение такой структуры может привести к возникновению очагов усталостного разрушения.

По типу микроструктуры различают жаропрочные стали мартен-ситного и аустенитного классов. Первые (например, 15Х12ВНМФ, 15Х16К5Н2МВФАБ-Ш) используются при температурах до 600 °С, из них изготавливают детали газовых турбин и паросиловых установок. Вторые (09Х14Н16Б, 45Х14Н14В2М, ЮХПШОТЗ/'и др.) обладают большей жаропрочностью: их рабочие температуры достигают 750 °С. Они отличаются пластичностью, хорошей свариваемостью и применяются для изготовления трубопроводов силовых установок высокого давления, клапанов авиационных двигателей, камер сгорания, дисков и лопаток турбин.

Жаропрочные сплавы на железоникелевой основе, например ХН62БМКТЮ-ИД, служат для изготовления турбинных лопаток и дисков. При сварке плавлением в сварном шве, околошовной зоне и основном металле нередко образуются горячие и холодные трещины, изменяется структурное состояние и вследствие этого ухудшаются механические свойства соединений.

Чем сложнее состав жаропрочных сплавов, тем труднее получить их соединения сваркой плавлением. В зоне шва нарушается структура материала и происходит сегрегация легирующих элементов. Сварка плавлением приемлема в основном для жаропрочных сплавов, подвергнутых легированию.

Для придания сварным изделиям необходимых свойств проводят их термическую обработку. Однако полностью восстановить свойства материалов в случае образования сегрегированной структуры, как правило, невозможно.

Сварка плавлением вообще неприменима для материалов, упрочненных армирующей фазой или нерастворимыми дисперсными включениями тугоплавких соединений, так как при расплавлении матрицы происходят необратимые процессы, связанные с нарушением распределения и коагуляцией упрочняющей фазы.

Таким образом, использование сварки плавлением для современных жаропрочных материалов ограничено. Поэтому предпринимаются попытки применять другие способы соединения, в частности сварку трением и диффузионную сварку.

Основной недостаток сварки трением состоит в том, что в результате вытеснения металла соединяемых деталей в грат происходит изменение текстуры в зоне их пластического деформирования. В конечном итоге это приводит к разрушению узла.

В последние годы нашла распространение дифузионная сварка, позволяющая избежать расплавления контактирующих поверхностей, что обеспечивает получение высококачественных соединений различных жаропрочных материалов друг с другом и иными материалами.

Существует несколько вариантов технологии диффузионной сварки жаропрочных материалов: без промежуточных слоев, с нерас-плавляющимися и расплавляющимися промежуточными слоями.

Анализ результатов, полученных при сварке жаропрочных материалов без промежуточных слоев, показывает, что обеспечить жаропрочность и пластичность соединений затруднительно. Деформации, возникающие при сварке, оказываются значительно меньше тех, при которых образуются жаропрочные соединения. Поэтому температуру процесса нужно выбирать в соответствующем интервале, который определяется по диаграммам технологической пластичности. При этом необходимо принимать во внимание и диаграммы рекристаллизации сплавов, чтобы предотвратить явление разнозернистости металла в зоне стыка.

Многочисленные эксперименты показали, что температура сварки жаропрочных материалов не должна превышать температуру заметных структурных изменений гетерофазного сплава или роста зерна и развития разнозернистости в однофазных сплавах, снижающих длительную пластичность металла.

Желательно, чтобы температура диффузионной сварки совпадала с температурой стандартной термической обработки. Сварочное давление обеспечивает определенную скорость деформации (ползучести) сплава. В сочетании с длительностью процесса сварки оно влияет на степень макропластической деформации. Именно этот показатель при постоянном сварочном давлении является мерой качества соединений.

Следует отметить, что одно и то же значение степени деформации может быть достигнуто при разных сочетаниях температуры, сварочного давления и времени выдержки. При этом качество соединений также будет приблизительно одинаковым, но не идентичным, поскольку на процесс формирования структуры в большей мере влияют температура и скорость развития деформации.

Наилучшие результаты могут быть получены при соединении Жаропрочных материалов через промежуточные слои, в частности,