Рис. 4.50. Микрофотография (140**) структуры зоны соединения образцов никелевого сплава ЖС6У через промежуточные слои из фольги НП-2 (с) и 50Н (б)

С помощью рентгеноспектрального анализа выявлено повыш ное содержание титана и алюминия в промежуточном слое чистого никеля НП-2, что связано со значительными диффузионными потоками из сплава ЖС6У. В то же время диффузия кобальта протекает менее интенсивно, и его содержание в промежуточном слое ниже, чем в сплаве. Это явление не наблюдается при использої нии промежуточного слоя из пермаллоя 50Н, так как диффузи ные потоки содержащихся в нем химических элементов существен] но не отличаются друг от друга.

Микротвердость околошовной зоны при сварке через фольгу 50Н выше (514 НУ), чем при сварке через фольгу НП-2 (346 НУ) и близка к микротвердости основного металла (449 НУ), т.е. микротвердость околошовной зоны с использованием НП-2 ниже мик- ротвердости основного металла в 1,3 раза.

Следует отметить, что при сварке на указанных режимах мак-ропластическая деформация образцов сплава ЖС6У отсутствует.

Механические испытания на разрыв показали, что наибольшей прочностью (о. = 993. 1060 МПа) обладают сварные образцы, полученные через фольгу из сплава 50Н, причем их разрушение, бо-] лее вязкое, чем при сварке через никель НП-2, происходит по промежуточному слою.

Оптимальный режим диффузионной сварки таков: Т= 1200 °С, Р = 30.40 МПа и / = 30 мин. При более низких температурах, пластичность сплава 50Н весьма мала, а сопротивление деформи-^ рованию велико. Ползучесть сплава при температурах ниже 1200 °С проявляется лишь при увеличении сварочного давления до уровня, превышающего 50 МПа.

Обобщая результаты теоретических и экспериментальных исследований, можно сделать вывод о том, что для получения наи лучших результатов диффузионную сварку жаропрочных материа

:

I

лов нужно проводить с применением промежуточных слоев, незначительно отличающихся по составу от основного металла, но находящихся в таком структурном состоянии, которое обеспечивает меньшее сопротивление деформированию, что способствует интенсификации процесса их взаимодействия с поверхностями деталей.

Промежуточные слои целесообразно изготавливать из многокомпонентных смесей ультрадисперсных порошков металлов, так как одно- или двухкомпонентные слои на данном этапе исследований не позволяют получить высокие результаты.

4.6. Масштабный фактор при диффузионной сварке

Все рассмотренные ранее исследования, направленные на разработку технологий диффузионной сварки, проводились автором на образцах-имитаторах стандартных размеров: гмлиндрических — диаметром 12 мм и высотой 25 мм или плоских — диаметром до 25 мм и толщиной 0,5. 3,0 мм. Эти технологии были внедрены в производство, связанное с выпуском изделий, отличающихся от имитаторов размерами не более чем на 10. 15 %. В случае же адаптации этих технологий к условиям производства крупногабаритных изделий, например тяжелого машиностроения, потребуется внести поправки в основные параметры режима сварки (7", Рк /) с учетом различия в габаритных размерах деталей.

Известно, что так называемый масштабный фактор играет важную роль во многих процессах, связанных с пластической или термической обработкой материалов. Например, при статических испытаниях на прочность хрупких и пластичных материалов и цик-ических испытаниях образцов с концентратором напряжений установлено, что с увеличением размеров образцов их механические характеристики ухудшаются. Это обусловлено главным образом наличием в образцах больших размеров неоднородных по ряду свойств участков или особенностями распределения напряжений в определенном сечении.

Масштабный фактор проявляется и при горячей ковке крупных заготовок. В этом случае эффект, вызываемый изменением масштаба, может быть связан с нарушением подобия температурного поля и разупрочнением металла во время пауз между обжатиями.

Установлено, что с увеличением размеров образцов снижаются скорость ползучести и интенсивность релаксации напряжений. При этом эффект изменения масштаба объясняется следующим образом:

• неодинаковое сопротивление ползучести в микрообъемах проявляется по-разному в зависимости от их числа в образцах различных размеров;

177