в объем твердых тугоплавких металлов и сплавов (например, проникание
свинца, олова и меди в объем стали) на расстояния до нескольких миллиме-
тров [2].
Указанные эффекты наблюдались при разработке методов электроим-
пульсного и ударно-волнового поверхностного легирования тугоплавких ме-
таллов и сплавов тяжелыми легкоплавкими металлами.
Поверхностное легирование тяжелыми легкоплавкими элементами кон-
струкционных сталей резко снижает коэффициент трения, повышает их из-
носостойкость, не ухудшая механических свойств в целом. Поэтому разра-
ботка металлосберегающих экологичных методов поверхностного легиро-
вания конструкционных материалов является актуальной задачей. Обнару-
женные при этом закономерности взаимодействия легкоплавких элементов
с тугоплавкими при воздействии на зону их контакта концентрированных
потоков энергии в виде ударно-волнового или электрического импульса мо-
гут существенно расширить имеющиеся представления о взаимодействии
жидких металлов с твердыми. На этой основе могут быть разработаны не-
традиционные подходы к созданию новых композиционных материалов спе-
циального назначения. В теоретическом плане обнаруженные закономерно-
сти дают возможность получения новой полезной информации о природе и
особенностях ПАС.
Воздействие электрического импульса на контактное взаимодействие
легкоплавких и тугоплавких металлов изучали с помощью специально раз-
работанной установки. Схема сборки образца показана на рис. 1. Между
двумя стальными пластинами толщиной 5 мм помещали тонкий (не более
1 мм) слой свинца или медно-свинцового сплава монотектического соста-
ва. Через такую сборку пропускали несколько электрических импульсов
длительностью 10 мс и плотностью тока
≈
10
3
А/см
2
.
На рис. 2 показана микроструктура стали после пропускания электриче-
ского импульса. Хорошо видно, что легкоплавкий реагент под воздействием
электрического импульса расплавился (зона оплавления сплава) и вступил в
обратную монотектическую реакцию с прилегающим железом
Fe
тв
+ Pb
ж
→
L
m
,
где
L
m
— жидкость монотектического состава. Об этом говорит большое
количество железа в зоне оплавления, легко выявляемое металлографически
и с помощью рентгеновского микроанализатора. Факт реакционного распла-
вления части железа говорит о том, что температура в зоне контакта была не
менее
1500
◦
С.
Давление в зоне реализации обратной монотектической реакции соста-
вляло около 1000 атм. Это означает, что стальные пластины были подверг-
нуты импульсному воздействию, способному вызвать значительные дефор-
мации. По нашему мнению, наблюдаемая после импульсного воздействия
микроструктура участков стали, не претерпевших монотектического опла-
вления, доказывает это предположение, и в частности то, что деформация
стали сопровождалась образованием в ней ПАС. Речь идет о хорошо разли-
чимых протяженных каналах, содержащих строчечные включения свинца (а
в случае медно-свинцового сплава также и меди). Объяснить столь глубокое
проникание свинца и меди в объем стали без привлечения представлений о
формировании под воздействием импульсных напряжений ПАС и интенсив-
ной миграции по ним расплавов тяжелых металлов не представляется воз-
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2008. № 2
123
