120
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
Очень важным преимуществом комбинированного, например ла-
зерно-светового, способа нагрева является различное распределение
плотности мощности источников в пятне нагрева, что позволяет про-
граммировать термический цикл. Меняя взаимное расположение ис-
точников, можно задавать различную форму термического цикла, не-
обходимую для обработки конкретного материала. В связи с этим есть
возможность использовать данный комбинированный метод для свар-
ки специальных высокопрочных сталей, например закаливающихся, в
которых при лазерной сварке на стадии охлаждения формируется зна-
чительная доля мартенсита. Для них необходимо обеспечить высокую
скорость охлаждения в области температур кристаллизации (от темпе-
ратуры плавления до температуры 800
°
C), а при
Т
< 800
°
C — низкую
скорость охлаждения в целях получения в сварном шве структуры с
малой склонностью к образованию холодных трещин.
При лазерной сварке скорость охлаждения соответствует значе-
нию, при котором в шве и ЗТВ возникает мартенсит с высокой веро-
ятностью образования холодных трещин. Действительно, есть лите-
ратурные данные, свидетельствующие о том, что в рассматриваемых
сталях при скоростях охлаждения
более 50 K/с увеличивается
склонность к образованию холод-
ных трещин [2]. Применяя допол-
нительный световой источник,
можно снизить скорость охла-
ждения в заданном диапазоне
значений температуры, тем са-
мым перейдя в бейнитную об-
ласть. Это уменьшает вероятность
образования холодных трещин.
В целях установления степени
влияния термического воздей-
ствия на изменение структуры в
шве и околошовной зоне прово-
дили статистическую обработку
имеющихся результатов по мик-
ротвердости с помощью программы Matrixer по методике, предло-
женной Л.Н. Майоровым (рис. 2).
При лазерной сварке стали 30ХГСА образуется малопластичная за-
калочная структура, которая представляет собой в основном мартенсит
с высокой твердостью и склонна к образованию трещин. Установлено,
что лазерная сварка стали 30ХГСА сопровождается высокой скоростью
охлаждения и образованием в металле шва крупноигольчатой структу-
ры, состоящей, как правило, из мартенсита и бейнита (рис. 3,
а
).
Значе-
ния микротвердости 640…480 HV характерны для этих структур, тогда
в структуре шва преобладает мартенсит. Процентное соотношение фаз
на поверхности сварного шва: мартенсит 95 %, бейнит 5 %. Такая
Рис. 2. Зависимость микротвердо-
сти ЗЛВ стали У8 от мощности из-
лучения волоконного лазера при
скорости обработки 0,01 м/с