2.3.2 Упрочнение в косых волнах

Контактный взрыв. Осуществление косых ударных волн при контактном взрыве значительно проще и удобнее, чем плоских.

В экспериментах использовались образцы стали Ст.3 с размерами 10 50 200 мм, 10 90 470 мм и 2,5 50 200 мм. Из ВВ использовались гексоген, ТГ50/50 и пластическое ВВ Г-75. Размеры слоя ВВ соответствовали размерам образцов, толщина слоя гексогена и ТГ50/50 была 20мм, толщина слоя Г-75 изменялась от 2до 10 мм. Нагружение гексогеном привело к увеличению твердости по Роквеллу в 1,2 раза по всему сечению пластины толщиной 10мм.

Механические испытания образцов на разрыв показали, что на глубине до 3мм относительное удлинение упало по сравнению с исходным на 50%, а прочность возросла в 1,5 раза. В микроструктуре обнаружены редкие двойники, зона “множественного искажения” в отличие от плоского случая, отсутствовала. Нагружение сплавом ТГ 50/50 привело к увеличению микротвердости, как показано на рисунке 8. Здесь для сравнения приведены результаты упрочнения плоской волной при той же толщине заряда. В зоне вблизи поверхности нагружения, где микротвердость увеличилась в 1,5 раза, глубина этой зоны равна 3мм. Упрочнение в плоской волне в близи поверхности несколько выше, но зато твердость быстрее убывает по глубине образца. По всему сечению образца, кроме поверхности, упрочнение в косой волне значительно выше, чем при плоском нагружении. Если сравнить упрочнение в косой волне от ТГ 50/50 и в плоской волне от гексогена (толщина слоя 20 мм, давления в пике примерно одинаковые), можно убедиться, что зона повышенной микротвердости после нагружения плоской волной значительно меньше, чем при нагружении косой волной.

Рисунок – 8 Упрочнение стали СТ. 3 косыми волнами контактных зарядов различных ВВ.1—Ст. 3, исходная; 2 — Ст. 3, нагруженная ТГ 50/50. Косая волна; 3 — Ст. 3, нагруженная гексогеном; 4 — Ст. 3. нагруженная ТГ 50/50. Плоская волна.

В структуре стали, после упрочнения косой волной ТГ 50/50 наблюдается некоторая, хотя и слабая, общая вытянутость зерен вдоль распространения фронта детонации. В зоне высокой твердости наблюдается “множественное искажение” структуры, аналогичное упрочнению в плоских волнах. Нагружение пластическим ВВ Г-75 производилось на пластинах толщиной 2,5мм. При этом уже при толщине ВВ 2 мм, предельной для устойчивой детонации, наблюдается увеличение твердости в 1,8-2 раза при остаточной деформации 6-8 %. При увеличении толщины слоя происходит некоторое дальнейшее повышение твердости: она возрастает в 2,5 раза по сравнению с исходной при заряде 10 мм, но при этом увеличивается осадка материала. Микроструктура в этом случае показывает “множественное искажение” во всем сечении, и вид этой структуры слабо зависит от изменения толщины слоя Г-75.

Метание пластины. Для исследования упрочнения при метании пластин была поставлена серия экспериментов. В этой серии были зафиксированы следующие параметры: заряд ВВ, метаемая пластина, начальное расстояние . Изменялся лишь начальный угол установки таким образом, чтобы угол соударения изменялся от 0 до 25 .

Кривые на рисунке 9 показывают, что при увеличении угла от 0 до 6-8 происходит постепенное увеличение максимального упрочнения и глубины упрочненной зоны. После =8 , при котором скорость точки контакта, становится близкой к скорости звука, появляется “специфическое упрочнение” и сопровождающее его “множественное искажение” структуры. При дальнейшем увеличении до 11 происходит небольшое увеличение максимального упрочнения и глубины упрочненной зоны, а затем оба параметра начинают падать. Начиная с угла =14 , все заметнее будет сказываться течение металла в процессе волнообразования, зона, захваченная волнообразованием, становится сравнимой по размерам со всей зоной упрочнения. При еще больших углах исчезает “множественное искажение” и все большую роль играет течение металла при волнообразовании.

Рисунок 9 – Зависимость упрочнения от начального угла установки пластины