ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Исследование граничной зоны в биметалле из "Производство биметаллов " Прочность сцепления слоев биметалла определяется в первую очередь граничной зоной, если понимать под граничной зоной саму поверхность контакта и прилегающую к ней область одного и другого металла. Для прочного сцепления необходима металлическая связь, которая достигается, если осуществлен близкий контакт на достаточной площади, отсутствуют окислы, загрязнения и т. д. [c.93] В реальных условиях на контактных поверхностях всегда имеется некоторое количество окислов и загрязнений, которые остаются в зоне соединения металлов. Однако в тех случаях, когда эти включения разобщены, сцепление будет достаточно прочным. С. Б. Айнбиндером и Г. А. Семеновой [50] исследована зона сцепления при холодной сварке алюминия, меди и стали. [c.93] В настоящее время можно считать твердо установленным, что в подавляющем большинстве известных биметаллов структура граничной зоны определяется главным образом диффузионными процессами, проходящими на границе раздела слоев и в прилегающих областях. Диффузия проходит в процессе горячей пластической деформации биметалла и при его термической обработке. Поскольку термообработке подвергаются и те биметаллы, которые производятся способом холодной прокатки, то сказанное относится и к ним. [c.94] В связи с этим понятен интерес, проявляемый к исследованию граничной зоны. Несмотря на значительное количество работ по этому вопросу, следует считать, что изучение только начинается. Действительно, если представить огромное количество различных биметаллических композиций, в которые входят различные стали, сплавы и цветные металлы, то становится ясным, насколько широка область исследования. [c.95] Кроме того, возможно полное отсутствие взаимодействия двух соединяемых металлов или сочетание двух или более механизмов взаимодействия. [c.95] Механизм взаимодействия соединяемых металлов определяет характер структуры и фазового состава промежуточного слоя, что в свою очередь определяет прочность схватывания слоев биметалла. [c.95] Схватывание металлов, дающих непрерывный ряд твердых растворов, сопровождается главным образом внутрикристаллической диффузией металлы, имеющие ограниченную растворимость, диффундируют преимущественно по границам зерен.. [c.95] К наиболее изученным следует отнести биметаллы сталь + + медь и ее сплавы и сталь + алюминиевые сплавы. В последние годы появились работы по изучению граничной зоны в биметаллах сталь + титан, углеродистая сталь + коррозионностойкая сталь, углеродистая сталь + инструментальная сталь, углеродистая сталь + монель и др. [c.95] Наличие диффузии в биметалле сталь + медь было установлено в работе М. И. Захаровой [51]. При этом был отмечен преимущественный характер межкристаллической диффузии. Наиболее полное исследование биметалла сталь + медь выполнено Н. А. Гарбузом [52, 53], который изучал диффузионные процессы в граничной зоне при заливке стальных стержней жидкой медью, заливке жидкой сталью медных заготовок, при прокатке и термической обработке биметалла. [c.95] Максимальная растворимость меди в 7-железе составляет 8%, в а-железе 1,4%. По Н. А. Гарбузу, медь диффундирует сначала по границам зерен аустенита, окружает их и отрывает от общей массы стали. Наличие в v-железе углерода, с которым медь не дает соединений и растворов, препятствует внутрикристаллической диффузии. Поэтому диффузия меди внутрь зерен аустенита сопровождается вытеснением углерода от границы раздела и образованием в пограничной зоне полоски перлита. Это является фактором, тормозящим диффузию, и с повышением в стали содержания углерода диффузия затрудняется. [c.96] Присутствие в стали марганца способствует внутрикристаллической диффузии меди в железо сера и фосфор увеличивают межкристаллическую диффузию, а кремний не оказывает влияния [53]. [c.96] Диффузия в граничной зоне биметалла сталь + медь обнаруживается практически при 850° С и выше и толщина диффузионной прослойки увеличивается во времени по параболическому закону. [c.96] Тд — температура диффузии, °С д — температура начала диффузии, °С т — опытная величина (для стали с 0,06% С т = 4,4 при 0,16% С т = 4,0). [c.96] Опытами Н. А. Гарбуза установлено, что пластическая деформация способствует протеканию диффузионных процессов. Температура начала диффузии при прокатке установлена около 700° С, т. е, значительно ниже, чем при отсутствии пластической деформации. При этой температуре для проявления диффузии необходима деформация биметалла на 45—50% с повышением температуры величина деформации, обеспечивающая заметную диффузию, снижается. Толщина диффузионной прослойки составляет обычно десятки микрон, твердость ее в два раза выше твердости меди и в 1,5 раза — феррита. [c.96] Прочность диффузионной прослойки выше прочности меди и стали. [c.96] Примечание. Разрыв во всех образцах по меди. [c.97] Работами ЦНИИЧМ i по исследованию диффузии на границе раздела биметалла сталь Ст. 3 +медь, полученного методом пакетного плакирования, показано, что наблюдается взаимная диффузия меди и железа. Толщина диффузионного слоя со стороны меди и со стороны железа составляет примерно по 3 мкм. [c.97] Исследование характера граничной зоны в биметалле сталь + + бронза проведено В. П. Северденко и Н. Д. Егор киной [54]. Ими был проведен микроструктурный анализ граничной зоны с определением микротвердости и состава фаз диффузионной прослойки капельным методом химического анализа. На основании полученных результатов сделано заключение о механизме взаимной диффузии жидкой бронзы и твердой стали, который сводится к следующему. [c.97] Авторы работы [541 указывают также на образование еще одного тройного раствора, располагающегося между бронзой и диффузионной прослойкой и образующегося за счет обеднения пограничной зоны алюминием и диффузии железа в бронзу. Состав этого твердого раствора отличен от состава двух первых. [c.98] Диффузия алюминия и меди в зоне аустенита ведет к вытеснению из них углерода, не вступающего в соединения с указанными элементами. Вытесненный в глубь стали углерод создает в стали прилегающую к диффузионной прослойке зону, обогащенную перлитом. Установлена также обратная диффузия железа в бронзу, что подтверждается повышением содержания железа вдвое против исходного на расстоянии до 1,5 мм от границы. [c.98] Вернуться к основной статье