Методология применения физических и химических свойств контроля на примере углеродистой стали

Методология применения физических и химических свойств контроля на примере углеродистой стали

Санкт-Петербургский Государственный Морской Технический Университет

Кафедра материаловедения и технологии материалов

Исследовательская работа

Тема: «Методология применения физических и химических свойств контроля на примере углеродистой стали»

Санкт-Петербург

г.

Содержание

1.      Введение

.1      Цель работы

.2      Задачи работы

.        Литературный обзор

.1 Углеродистая сталь

.2 Основные представления о структуре металлов и сплавов

.3 Электронная микроскопия

.4 Дилатометрия

.5 Термическая обработка стали

.6 Механические испытания

.7 Рентгеноструктурный анализ

. Исследование стали

.1 Изготовление шлифов. Выявление микроструктуры

.2 Дилатометрический анализ

.3 Выбор оптимального режима термообработки

.4 Определение механических свойств

Макроскопический анализ излома стали

.5 Рентгеноструктурный анализ

Вывод

Список используемой литературы

Введение

1.1    Цель работы

ü  получение навыков исследования стали. Определение марки стали, выявления микроструктуры, определение критических точек для данной стали различными методами, выбор режимов термической обработки, изучение механических свойств и их анализ. Изучение таких методов анализа как электронная микроскопия дилатометрия, рентгеноструктурный анализ, анализ микроструктуры и изломов.

ü  Ознакомление с принципами работы на различных приборах: твердомерах, дилатометрах, электронных микроскопах, пресс системы Гагарина, маятниковый копер, дифрактометр.

.2 Задачи работы

ü  Освоить технику приготовления шлифов, методы выявления микроструктуры, ее анализа.

ü  Подобрать для исследуемой стали режимы термообработки, выполнить ее, исследовать структуру и свойства после проведенного опыта.

ü  Провести испытания на механические свойства исследуемой стали.

ü  Провести анализ рентгенограмм, определить период кристаллической решетки исследуемой стали после разных видов термообработки

ü  Сделать заключение о проведенных экспериментах и их результатах по исследуемой стали.

2 Литературный обзор

.1 Обзор углеродистой стали

Сталь (от нем. Stahl) - сплав (твёрдый раствор) железа с углеродом (и другими элементами), характеризующийся эвтектоидным превращением. Содержание углерода в стали не более 2,14 %. Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость.

Учитывая, что в сталь могут быть добавлены легирующие элементы, сталью называется содержащий не менее 45 % железа сплав железа с углеродом и легирующими элементами (легированная, высоколегированная сталь).

Сталь - важнейший конструкционный материал для машиностроения, транспорта, строительства и прочих отраслей промышленности.

Классификация

В современной металлургии стали выплавляют главным образом из чугуна и стального лома. По типу сталеплавильного агрегата (кислородный конвертер, мартеновская печь, электрическая дуговая печь) сталь называется кислородно-конвертерной, мартеновской или электросталью. Кроме того, различают металл, выплавленный в основной или кислой (по характеру футеровки) печи; сталь при этом называется соответственно основной или кислой (например, кислая мартеновская сталь).

По химическому составу стали делятся на углеродистые (сталь40) и легированные (сталь 40Х). Углеродистая сталь наряду с Fe и С содержит Mn (0,1-1,0%) и Si (до 0,4%), а также вредные примеси - S и Р; эти элементы попадают в С. в связи с технологией её изготовления (главным образом из шихтовых материалов). В зависимости от содержания углерода различают низкоуглеродистую (до 0,25% С), среднеуглеродистую (0,25-0,6% С) и высокоуглеродистую (более 0,6% С) стали. В состав легированных сталей, помимо указанных компонентов, входят так называемые легирующие элементы (Cr, Ni, Mo, W, V, Ti, Nb, Zr, Со и др.), которые намеренно вводят в стали для улучшения её технологических и эксплуатационных характеристик или для придания ей особых свойств; легирующими элементами могут служить также Mn (при содержании более 1%) и Si (более 0,8%). По степени легирования (по суммарному содержанию легирующих элементов) различают низколегированные (менее 2,5%), среднелегированные (2,5-10%) и высоколегированные (более 10%) стали. Легированные стали часто называются по преобладающим в ней компонентам (например, вольфрамовая, высокохромистая, хромомолибденовая, хромомарганцевоникелевая, хромоникелемолибденованадиевая).

По назначению стали делят на следующие основные группы: конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами. Конструкционные стали применяют для изготовления строительных конструкций, деталей машин и механизмов, судовых и вагонных корпусов, паровых котлов и др. изделий. Конструкционные стали могут быть как углеродистыми (до 0,7% С), так и легированными (основные легирующие элементы - Cr и Ni). Название конструкционной стали может отражать её непосредственное назначение (котельная, клапанная, рессорно-пружинная, судостроительная, орудийная, снарядная, броневая и т.д.). Инструментальные стали служат для изготовления резцов, фрез, штампов, калибров и др. режущего, ударно-штампового и мерительного инструмента. Стали этой группы также могут быть углеродистыми (обычно 0,8-1,3% С) или легированными (главным образом Cr, Mn, Si, W, Mo, V). Среди инструментальных сталей широкое распространение получила быстрорежущая сталь. К сталям с особыми физическим и химическим свойствами относятся электротехнические стали, нержавеющие стали, кислотостойкие, окалиностойкие, жаропрочные, стали для постоянных магнитов и др. Для многих видов стали этой группы характерно низкое содержание углерода и высокая степень легирования.

По качеству стали обычно подразделяют на обыкновенные (рядовые), качественные, высококачественные и особо высококачественные. Различие между ними заключается в количестве вредных примесей (S и Р) и неметаллических включений. Так, в некоторых сталях обыкновенного качества допускается содержание S до 0,055-0,06% и Р до 0,05-0,07% (исключение составляет автоматная сталь, содержащая до 0,3% S и до 0,16% Р), в качественных - не более 0,035% каждого из этих элементов, в высококачественных - не более 0,025%, в особо высококачественных - менее 0,015% S. Сера снижает механические свойства стали, является причиной красноломкости, то есть хрупкости в горячем состоянии, фосфор усиливает хладноломкость - хрупкость при пониженных температурах.

По характеру застывания металла в изложнице различают спокойную, полуспокойную и кипящую сталь. Поведение металла при кристаллизации обусловлено степенью его раскисленности: чем полнее удалён из стали кислород, тем спокойнее протекает процесс затвердевания; при разливке малораскисленной стали в изложнице происходит бурное выделение пузырьков окиси углерода - сталь как бы "кипит". Полуспокойная сталь занимает промежуточное положение между спокойной и кипящей сталью. Каждый из этих видов металла имеет достоинства и недостатки; выбор технологии раскисления и разливки стали определяется её назначением и технико-экономическими показателями.

По структуре стали классифицируют на: доэвтектоидные- стали, содержащие до 0,8% С, структура состоит из феррита и перлита; эвтектоидные- стали, содержащие 0,8%С, структура таких сталей состоит только их перлита; заэктектоидные, с содержанием углерода 0,8-2,14%, в их структуре содержится перлит с цементитной сеткой.

Маркировка сталей.

Единой мировой системы маркировки стали не существует. В СССР проведена большая работа по унификации обозначений различных марок стали, что нашло отражение в государственных стандартах и технических условиях.

Автоматные стали маркируются буквой А (А12, А30 и т.д.).

Сталь конструкционная обыкновенного качества

Марки углеродистой стали обыкновенного качества обозначаются буквами Ст и номером (Ст0, Ст1, Ст2 и т.д.). Спокойную сталь дополнительно обозначают буквами сп, полуспокойную - пс, кипящую - кп (например, СтЗсп, Ст5пс, 08кп). Буква Г в марке стали указывает на повышенное содержание Mn (например, 14Г, 18Г).

В зависимости от последующего назначения конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества подразделяют на три группы: А, Б, В.

Стали группы А

Поставляются с определёнными регламентированными механическими свойствами. Их химический состав не регламентируется. Эти стали применяются в конструкциях, узлы которых не подвергаются горячей обработке - ковке, горячей штамповке, термической обработке и т. д. В связи с этим механические свойства горячекатаной стали сохраняются.

Стали группы Б

Поставляются с определённым регламентированным <#"654752.files/image001.gif">.

ü  Шлифовка считается завершенной, когда на шлифе полностью уничтожены видимые невооруженным глазом царапины (риски).

)        Полировка образца.

Полировка представляет собой конечную ступень в процессе приготовления микрошлифов. Получение зеркальной поверхности, свободной от царапин, является необходимым условием для проведения правильного металлографического анализа.

ü  Механическую полировку выполняют на станках, приборах подобных используемым для шлифовки.

ü  Для покрытия полировальных дисков используют фетр, сукно, бархат, различные шелковые ткани и др. материалы.

ü  Поверхность дисков смачивают водной суспензией тонкодисперсного (до 1 мкм) абразива. Полировка производится одним или несколькими сортами абразивов, в качестве которых используется окиси алюминия, хрома, магния, железа, алмазные смеси.

ü  В ряде случаев, в результате полировки возникает некоторое искажение поверхностного слоя металла, который при последующем травлении не удаляется.

В таких случаях используют другой вид полировки - электрохимическое полирование.

Выявление структуры металлов и сплавов

Выявление структуры является одной из основных операций при проведении металлографического исследования. Для выявления микроструктуры используют различные химические реагенты, которые по-разному влияют на различные материалы. В зависимости от поставленной задачи, к каждому материалу подбирается свой химический реагент. Если требуется выявить неметаллические частицы, используют реактив одного состава, если задача - выявить структуру металла - подбирают уже другой реактив. Концентрации реактивов также сильно влияют на исследуемый материал. Для выявления структуры используют различные методы, такие как химический (исп. хим. реактива), электрохимический, «пленочное травление», метод осаждения и др.

В данной работе будет использован химический метод травления.

При химическом травлении с поверхности изделий, изготовленных из черных металлов, действием травильных растворов удаляют окалину и ржавчину. Травление осуществляют в растворах серной или соляной кислот, иногда с добавками азотной, плавиковой и других кислот. Для понимания сущности химического травления рассмотрим воздействие водорода на поверхность с окисью железа, т. е. окалиной.
 В серной, соляной, азотной и других кислотах атомы водорода являются составляющей частью. Например, молекула серной кислоты состоит из двух атомов водорода, одного атома серы и четырех атомов кислорода. Атомы водорода обладают свойством выделяться из кислоты, как только в нее будет помещен черный металл. Образующаяся на поверхности изделий из черных металлов окалина имеет поры и, кроме того, она покрывает поверхность металла неравномерно, поэтому серная кислота через поры достигает верхних слоев основного металла и действует на основной металл растворяющим образом, и от действия кислоты на основной металл происходит энергичное выделение водорода. Образовавшийся под коркой окалины водород вследствие все увеличивающегося давления разрыхляет на поверхности изделия окалину и сбивает ее с поверхности, что способствует очистке поверхности металла, т. е. осуществлению травления.
 При травлении поверхности изделия с плотной пленкой окалины, препятствующей проникновению кислоты внутрь металла, пользуются обычно растворами соляной кислоты, так как растворы серной кислоты на такую окалину действуют значительно медленнее. Содержание серной и соляной кислот в травильных растворах не превышает 20%, применение более концентрированных растворов может привести к значительному растворению (перетравлению) основной части металла. При перетравлении металл имеет черную и глубоко изъеденную поверхность.
 Водород, проникая в верхние слои металла, способствует образованию травильной хрупкости, из-за этого ухудшается качество металла.

2.3 Электронная микроскопия

Совокупность электронно-зондовых методов исследования микроструктуры твердых тел, их локального состава и микрополей (электрических, магнитных и др.) с помощью электронных микроскопов (ЭМ) - приборов, в которых для получения увеличенных изображений используют электронный пучок. Электронная микроскопия включает также методики подготовки изучаемых объектов, обработки и анализа результирующей информации. Различают два главных направления электронной микроскопии: трансмиссионную (просвечивающую) и растровую (сканирующую), основанных на использовании соответствующих типов ЭМ. Они дают качественно различающуюся информацию об объекте исследования и часто применяются совместно. Известны также отражательная, эмиссионная, оже-электронная, лоренцова и иные виды электронной микроскопии, реализуемые, как правило, с помощью приставок к трансмиссионным и растровым ЭМ.

В данной исследовательской работе был использован метод Растровой (сканирующей) микроскопии.

В растровых электронных микроскопах (РЭМ; рис. 2) электронный луч, сжатый магнитными линзами в тонкий (1-10 нм) зонд, сканирует поверхность образца, формируя на ней растр из несколько тысяч параллельных линий. Возникающее при электронной бомбардировке поверхности вторичные излучения (вторичная эмиссия электронов, оже-электронная эмиссия и др.) регистрируются различными детекторами и преобразуются в видеосигналы, модулирующие электронный луч в ЭЛТ. Развертки лучей в колонне РЭМ и в ЭЛТ синхронны, поэтому на экране ЭЛТ появляется изображение, представляющее собой картину распределения интенсивности одного из вторичных излучений по сканируемой площади объекта. Увеличение РЭМ определяется как М = L/l, где L и l - длины линий сканирования на экране ЭЛТ и на поверхности образца.

Выбор регистрируемого вторичного излучения обусловлен задачей исследования. Основной режим работы РЭМ - регистрация вторичных электронов (ВЭ). Поскольку интенсивность эмиссии ВЭ сильно зависит от угла падения электронного луча на поверхность, получаемое изображение весьма близко к обычному макроскопическому изображению рельефа объекта, освещаемого со всех сторон рассеянным светом; иначе говоря, формируется топографический контраст. Эмиссия ВЭ отличается наибольшей интенсивностью по сравнению с другими вторичными излучениями. Кроме того, в этом режиме достигается макс. разрешение.

При исследовании неоднородных по составу поверхностей на топографическое изображение ВЭ накладывается дополнительное распределение яркостей, зависящее от среднего атомного номера Z вещества образца на каждом микроучастке (так называемый композиционный, или Z-контраст), который проявляется сильнее, если регистрировать не вторичные, а упругорассеянные электроны. Этот режим применяют при исследовании шлифов металлических сплавов минералов, композиционных материалов и др. объектов, когда топографический контраст отсутствует и нужно установить композиционную неоднородность поверхности.

Рис.2. Схема устройства растрового электронного микроскопа: 1 - электронная пушка; 2 - конденсор; 3 - отклоняющая система; 4 - конечная линза с корректором астигматизма; 5 - объектный столик; 6 - образец; 7 - вакуумная система; 8 - генератор разверток; 9 - блок управления увеличением; 10 -селектор сигналов (для выбора регистрируемого вторичного излучения); 11 -видеоусилитель; 12,13 - ЭЛТ и ее отклоняющая система; BИ₁-BИ₃ - потоки вторичных излучений; C₁ - C₃ - электрич. сигналы; Д₁-Д₃ - детекторы; ЭЛ₁, ЭЛ₂ - электронные лучи; X, Y - направления сканирования (строчная и кадровая развертки).

С помощью соответствующих детекторных систем и спектрометров в РЭМ можно регистрировать электромагного излучения: катодолюминесценцию, тормозное и характеристич. рентгеновские излучения, а также оже-электроны. Получаемые при этом изображения и спектры дают количеств, информацию о локальном элементном составе поверхностных слоев образца и широко применяются в материаловедении.
Для изучения структуры поверхности посредством РЭМ к образцу предъявляется ряд требований. Прежде всего, его поверхность должна быть электропроводящей, чтобы исключить помехи за счет накопления поверхностного заряда при сканировании. Кроме того, нужно всемерно повышать отношение сигнал/шум, которое наряду с параметрами оптич. системы определяет разрешение.

Разрешающая способность РЭМ определяется многими факторами, зависящими как от конструкции прибора, так и от природы исследуемого объекта. Если образец электро- и теплопроводен, однороден по составу и не обладает приповерхностной пористостью, в РЭМ с вольфрамовыми электродами достигается разрешение 5-7 нм, в РЭМ с электронными пушками на полевой эмиссии - 1,0-1,5 нм.

.4 Дилатометрический анализ

Дилатометрический анализ заключается в определении изменений длины образцов при нагреве и охлаждении или при изотермической выдержке. Изменение длины образца, как правило, характеризует объемные изменения сплава. Исключение составляют монокристаллические образцы, имеющие сильно выраженную анизотропию коэффициента теплового расширения, например, металлы с гексагональной решеткой: магний, цинк, кадмий.

Важным преимуществом дилатометрического анализа является независимость объемного эффекта, а, следовательно, и точности анализа от скорости охлаждения. Кроме того, приборы для определения линейных изменений образцов - дилатометры отличаются очень малой инерционностью.

Дилатометрический анализ применяют для определения коэффициента теплового расширения и изучения фазовых превращений в сплавах.

Например, дилатометрическим анализом изучают процессы закалки и отпуска стали, графитизацию чугуна и процессы старения некоторых сплавов. Измерение длины (или объема) во времени в изотермических условиях позволяет определить кинетику превращений, поскольку степень этих превращений во времени пропорциональна изменениям длины.

Если в металлах или сплавах при изменении температуры не происходит фазовых превращений, то их длина (объем) изменяется плавно. Однако, если происходит фазовое превращение, то длина (или объем) растет (или убывает) скачкообразно. Так, например, переход α-железа в γ-железо или перлита в аустенит сопровождается заметным сокращением объема (и длины образца), поскольку γ-железо и твердый раствор углерода на его основе (аустенит) обладают наименьшим удельным объемом. Обратное течение этих превращений при охлаждении и особенно переход аустенита в мартенсит сопровождаются значительным увеличением объема образца (его удлинением), так как мартенсит обладает наибольшим удельным объемом.

Для регистрации изменений длины применяют различные методы и приборы - дилатометры - механические, оптические и электрические.

Принцип действия дилатометра:

Прибор для дилатометрического анализа состоит из головки (собственно дилатометра), изображенного на рисунке и регистрирующего аппарата. В головке имеется запаянная с одного конца кварцевая трубка 1, прочно закрепленная в металлической втулке 2. В трубке помещается образец 3, имеющий форму цилиндрического стержня диаметром 4 мм и

длиной 30 мм. Образец упирается в запаянный конец кварцевой трубки и кварцевый стержень 4, перемещение которого передается на индикатор часового типа 5 и эластичную пластину 6, с наклеенными на неё тензодатчиками 7. Перемещение образца вызывает изменение электрического сигнала снимаемого с тензодатчиков. Температура образца изменяется при помощи нагревательной печи 8 и регистрируется термопарой 9, находящейся в непосредственной близости к образцу.

Дилатометр работает по простой схеме. Блок-схема дилатометра показана на рисунке Нагрев образца осуществляется электрической печью, скорость нагрева может изменяться. Сигнал с тензодатчиков, регистрирующих величину перемещения образца, передается через усилительное устройство на вертикальную координату самописца. Температура нагрева образца регистрируется по горизонтальной координате самописца. Таким образом, двухкоординатный самописец осуществляет запись кривой в координатах расширение образца - температура. Масштаб записи по вертикали составляет 660:1. Температура измеряется термопарой.

2.5 Термическая обработка стали

Термической обработкой называют процесс обработки изделий из металлов и сплавов путем теплового воздействия с целью изменения их структуры и свойств в заданном направлении.

Термическая обработка - самый распространенный в современной технике способ изменения свойств металлов и сплавов. ТО применяют как промежуточную операцию для улучшения технологических свойств (обрабатываемости резанием, давлением и др.) и как окончательную операцию для придания металлу или сплаву комплекса механических, физических и химических свойств, который обеспечивает необходимые эксплуатационные характеристики изделия.

В зависимости от химического состава сталей, размером поковок и требований, предъявляемых к готовым деталям машин, в кузницах возможно применение следующих видов термической обработки сталей.

Отжиг состоит в нагреве сталей до определенной температуры, выдержке и затем очень медленном охлаждении, чаще всего вместе с печью.
1. Нагрев стали для отжига проводится в печи. Для того чтобы при нагреве в печи не допустить выгорания углерода с поверхности стали, детали укладывают в металлические ящики, пересыпают их сухим песком, древесным углем или металлической стружкой и нагревают до температуры, необходимой для отжига данной марки стали. Продолжительность нагрева принимают в зависимости от размеров деталей - примерно по 45 минут на каждые 25 мм наибольшей толщины поперечного сечения. Нагрев выше температуры для отжига и длительная выдержка при этой температуре недопустимы, так как возможно образование крупнозернистой структуры, что резко уменьшит ударную вязкость металла.
2. Охлаждение можно осуществлять несколько быстрее, чем вместе с печью, если воспользоваться следующими рекомендациями. Углеродистые качественные конструкционные стали следует охлаждать приблизительно до 600 °С на воздухе с целью получения мелкозернистой структуры, а затем, чтобы избежать возникновения внутренних напряжений, охлаждение осуществлять медленно в печи или в ящике с песком или золой, установленном в печи. Инструментальные углеродистые стали следует охлаждать в печи до 670 °С, а затем скорость охлаждения можно ускорить, открыв заслонки печи.

Рис. 5 Диаграмма состояния железо - углерод для определения температуры нагрева сталей при термической обработке. 

В зависимости от цели изменения структурных превращений (диаграмма состояния показана на рисунке 5) применяют следующие разновидности отжига.

1. Полный отжиг состоит в нагреве сталей, содержащих углерода до 0,8%, до температуры выше линии SG на 30...50°С, что отражено на диаграмме состояния железо - углерод, т. е. Ас3 + (30...50°С), а сталей с содержанием углерода больше 0,8% до температуры выше линии SIC на 30...50°С, т.е. Act + (30...50°CJ, выдержка при этой температуре до полного прогрева поковки и последующем медленном охлаждении вместе с печью. Детали из углеродистых сталей охлаждают со скоростью 50...150 градус/ч, а из легированных сталей - 20...60 градус/ч. В результате в металле снимаются внутренние напряжения, он становится более мягким и пластичным, но менее твердым.

2. Низкий отжиг (неполный) состоит в нагреве деталей до температуры, немного превышающей критическую 723 °С (примерно до 740...780 °С), с периодическим изменением температуры ниже и выше точки S и медленном охлаждении до 670 °С, после чего охлаждение можно ускорить. Такой отжиг применяют для уменьшения твердости, увеличения пластичности и улучшения обрабатываемости поковок из инструментальных сталей.

3. Рекристаллизационный отжиг состоит в нагреве сталей до температуры 650...700 °С и охлаждении на воздухе. С помощью этого отжига снимают наклеп и исправляют структуру сталей, нарушенную во время ковки при низких температурах.

4. Нормализация состоит в нагреве деталей до температуры 780... ...950 °С, непродолжительной выдержке при ней и последующем охлаждении на воздухе. Нормализацию, как правило, применяют для устранения крупнозернистой структуры, образовавшейся в результате вынужденного или случайного увеличения времени нахождения заготовок в печи для исправления структуры перегретой стали (перегрева), измельчения зерна, смягчения стали перед обработкой резанием и получения при резании более чистой поверхности, а также общего улучшения структуры перед закалкой. В результате нормализации сталь получается несколько тверже и менее пластичной, чем после низкого отжига. Нормализация по сравнению с отжигом более экономичная операция, так как не требуется охлаждения вместе с горном или печью.

Закалка состоит в нагреве углеродистых сталей, содержащих углерода до 0,8%, до температуры выше линии SG на 20...40 °С (см. рисунок 5 ), т. е. Ас3 + (20...40 °С), а сталей с содержанием углерода более 0,8% до температуры выше линии SK на 20...40°С, т.е. Лс, + (20...40 °С), выдержке при этих температурах и охлаждении в охлаждающей среде о соответствующей скоростью охлаждения.
 Стали с содержанием углерода меньше 0,25% в результате закалки свои свойства изменяют незначительно, поэтому обычно их не закаливают. Закалку применяют для увеличения твердости, прочности и износостойкости деталей, получаемых из поковок. В практике обычно закаливают рабочие части различного технологического инструмента, измерительного инструмента, тяжелонагруженные и работающие на истирание детали машин.

Нагрев стали под закалку осуществляют в горнах или нагревательных печах. Детали в горны укладывают так, чтобы холодное дутье воздуха не попадало непосредственно на сталь. Нужно следить, чтобы нагрев происходил равномерно. Чем больше углерода и легирующих элементов содержит сталь, чем массивнее деталь и сложнее ее форма, тем медленнее должна быть скорость нагрева под закалку. Продолжительность выдержки при закалочной температуре ориентировочно принимается равной 0,2 от времени нагрева. Слишком длительная выдержка при закалочной температуре не рекомендуется, так как при этом интенсивно растут зерна и сталь теряет прочность.

Охлаждение является исключительно важной операцией закалки, так как от него практически зависит получение требуемой структуры в металле. Для этого должно быть достаточное количество охлаждающей жидкости, чтобы температура во время нахождения в ней детали повышалась незначительно. Для достижения равномерной закалки нагретую деталь надо быстро погрузить в охлаждающую жидкость и перемешать ее в жидкости до полного охлаждения. Если закаливают только конец или часть изделия (например лезвие топора), те его опускают в закалочную жидкость на требуемую глубину и перемещают вверх-вниз, так чтобы не было резкой границы скорости остывания между закаливаемой и незакаливаемой частями изделия и не появились трещины в переходной части.
 Выбор охлаждающей среды зависит от марки стали, величины сечения детали и требуемых свойств, которые должна получить сталь после закалки. Стали с содержанием углерода от 0,3 до 0,6% обычно охлаждают в воде, а с большим содержанием углерода - в масле. При этом следует учитывать конфигурацию деталей и их сечение. Детали со сложной конфигурацией, с резкими переходами от малого сечения к большому и массивные детали охлаждать в воде опасно, так как на них могут появиться трещины.

При закалке стали сложным является получение желаемого двухскоростного охлаждения ее. В интервале температур 650...450°С требуется быстрое охлаждение со скоростью 20...30°С/с. Это позволяет избежать коробления и трещин. Лучшей закалочной средой была бы двухслойная жидкость, в которой верхний слой - вода с температурой 18...28°С, а нижний - машинное масло. Но, к сожалению, такую двухслойную жидкость получить нельзя, потому что масло всплывает на поверхность.
 При определенном навыке можно применять следующий режим охлаждения. На несколько секунд погрузить деталь в воду, а затем быстро перенести ее в масло. Ориентировочное время охлаждения в воде до переноса в масло составляет 1... 1,5 с на каждые 5...6 мм сечения детали. Такой способ охлаждения получил название «через воду в масло» или прерывистой закалки. Ее применяют для закалки инструмента из углеродистой стали.

При большом сечении детали наружные слои охлаждаются быстрее, чем внутренние, и поэтому твердость на поверхности получается больше, чем в середине. Углеродистые стали, например, стали 40 и 45, закаливаются на глубину 4...5 мм, а глубже будут частично закаленная зона и незакаленная сердцевина. Легирующие элементы - марганец, хром, никель и др. способствуют более глубокой закалке. Например, сталь 30Х закаливается на глубину 6...9 мм, сталь 40СХ - на глубину 12 мм и сталь ЗОХНЗ - на глубину 10 мм.

Некоторые детали нуждаются в большей прочности на поверхности при сохранении мягкой и вязкой сердцевины. Такие детали рекомендуется подвергать поверхностной закалке. Один из самых простых способов такой закалки состоит в загрузке детали в печь с высокой температурой (950... 1000 °С), быстром нагреве поверхности до закалочной температуры и охлаждении с большой скоростью в проточной охлаждающей среде.

Часто закалку выполняют сразу после ковки без дополнительного нагрева, если температура поковки после ковки будет не ниже закалочной температуры.

Закалка - не окончательная операция термической обработки, так как после ее сталь становится не только прочной и твердой, но и очень хрупкой, а в поковке возникают большие закалочные напряжения. Эти напряжения достигают таких значений, при которых в поковках появляются трещины или детали из этих поковок разрушаются в самом начале их эксплуатации. Например, только что закаленный кузнечный молоток нельзя использовать, так как при ударах им о металл от него будут откалываться кусочки металла. Поэтому для уменьшения хрупкости, внутренних закалочных напряжений и получения требуемых прочностных свойств стали после закалки поковки подвергают отпуску.

Отпуск состоит в нагревании закаленной стали до температуры ниже Ас1 (см. рисунок 5), выдержке при этой температуре некоторое время и быстрого или медленного охлаждения, как правило, на воздухе. В процессе отпуска в металле структурных изменений не происходит, однако уменьшаются закалочные напряжения, твердость и прочность, а пластичность и вязкость увеличиваются. В зависимости от марки стали и от предъявляемых к детали требований по твердости, прочности и пластичности применяют следующие виды отпусков.

1. Высокий отпуск состоит в нагреве закаленной детали до температуры 450...650°С, выдержке при этой температуре и охлаждении. Углеродистые стали охлаждаются на воздухе, а хромистые, марганцовистые, хромокремниевые - в воде, так как медленное охлаждение их приводит к отпускной хрупкости. При таком отпуске почти полностью ликвидируются закалочные напряжения, увеличивается пластичность и вязкость, хотя заметно уменьшается твердость и прочность стали. Закалка с высоким отпуском по сравнению с отжигом, создает наилучшее соотношение между прочностью стали и ее вязкостью. Такое сочетание термообработки называют улучшением. Улучшению подвергают сильнонагруженные детали машин, изготовленные из углеродистых сталей с содержанием углерода 0,3...0,5%.

2. Средний отпуск состоит в нагреве закаленной детали до температуры 300...450°С, выдержке при этой температуре и охлаждении на воздухе. При таком отпуске увеличивается вязкость стали и снимаются внутренние напряжения в ней при сохранении достаточно большой твердости. Он применяется для деталей машин, работающих в условиях трения и динамических нагружеиий.

3. Низкий отпуск состоит в нагреве закаленной детали до температуры 140...250 °С и охлаждении с любой скоростью. При таком отпуске почти не уменьшается твердость и вязкость стали, но зато снимаются внутренние закалочные напряжения. После такого отпуска детали нельзя нагружать динамическими нагрузками. Чаще всего его используют для обработки режущего и измерительного инструмента из углеродистых и легированных сталей.

.6 Испытания стали на механические свойства

Статические испытания на растяжение

ГОСТ 1497-84 Металлы. Методы испытаний на растяжение

Одно из наиболее распространённых видов испытаний для определения механических свойств материалов.

При статическом растяжении, как правило, определяются следующие характеристики материала.

Характеристики прочности, получаемые при испытании на растяжение: предел пропорциональности, предел текучести, предел прочности (временное сопротивление разрушению), истинное сопротивление разрыву <#"654752.files/image006.gif">

Образцы для статических испытаний:

Для испытаний на статическое растяжение используют образцы как с круглым, так и с прямоугольным сечением. Предъявляются повышенные требования к изготовлению образцов, как с точки зрения геометрии, так и с точки зрения обработки резанием. Требуется высокая однородность диаметра образца по его длине, соосность и высокое качество поверхности (малая шероховатость, отсутствие царапин и надрезов).

Образцы круглого сечения, как правило, имеют рабочую длину, равную четырём или пяти диаметрам - т. н. короткие образцы или десяти диаметрам - т. н. нормальные образцы. Перед началом испытания замеряется диаметр образца (обычно 6, 10 или 20 мм) для вычисления напряжения σ и для расчёта относительного остаточного сужения после разрушения образца.

Диаграмма растяжения пластичного материала:

Обычно диаграмма растяжения является зависимостью приложенной нагрузки P от абсолютного удлинения Δl. Современные машины для механических испытаний позволяют записывать диаграмму в величинах напряжения σ (σ = P/A₀, где A₀ - исходная площадь поперечного сечения) и линейной деформации ε (ε = Δl/l₀ ). Такая диаграмма носит название диаграммы условных напряжений, так как при этом не учитывается изменение площади поперечного сечения образца в процессе испытания.

Начальный участок является линейным (т. н. участок упругой деформации). На нём действует закон Гука <#"654752.files/image008.gif">

Затем начинается область пластической деформации. Эта деформация остаётся и после снятия приложенной нагрузки. Переход в пластическую область обнаруживается не только по проявлению остаточных деформаций, но и по уменьшению наклона кривой с увеличением степени деформации. Данный участок диаграммы обычно называют площадкой (зоной) общей текучести, так как пластические деформации образуются по всей рабочей длине образца. По наклону начального участка диаграммы рассчитывается модуль Юнга. Для малоуглеродистой стали наблюдается т. н. «зуб текучести» и затем площадка предела текучести. Явление «зуба» текучести связано с дислокационным механизмом деформации. На начальном участке плотность дислокаций является недостаточной для обеспечения более высокой степени деформации. После достижения точки верхнего предела текучести начинается интенсивное образование новых дислокаций, что приводит к падению напряжения. Дальнейшая деформация при пределе текучести происходит без роста напряжения . Зависимость предела текучести, от размера зерна, d, выражена соотношением Холла-Петча:

После достижения конца площадки текучести (деформация порядка 2 - 2,5 %) начинается деформационное упрочнение (участок упрочнения), видимое на диаграмме, как рост напряжения с ростом деформации. В этой области до достижения максимальной нагрузки (напряжения (σ_В) макродеформация остаётся равномерной по длине испытуемого образца. После достижения точки предела прочности начинает образовываться т. н. «шейка» - область сосредоточенной деформации. Расположение «шейки» зависит от однородности геометрических размеров образца и качества его поверхности. Как правило, «шейка» и, в конечном счёте, место разрушения расположено в наиболее слабом сечении. Для пластичных материалов при испытании на статическое растяжение одноосное напряжённое состояние сохраняется лишь до образования т. н. «шейки» (до достижения максимальной нагрузки и начала сосредоточенной деформации).

Образцы из пластичного материала разрушаются по поперечному сечению с уменьшением диаметра в месте разрыва из-за образования «шейки».

Диаграмма растяжения хрупких материалов:

Диаграмма растяжения и диаграмма условных напряжений хрупких материалов(рис.8) по виду напоминает диаграмму, показанную на рис. 7 за тем исключением, что не наблюдается снижения нагрузки (напряжения) вплоть до точки разрушения. Кроме того, данные материалы не получают таких больших удлинений как пластичные и по времени разрушаются гораздо быстрее. На диаграмме хрупких материалов уже на первом участке имеется ощутимое отклонение от прямолинейной зависимости между нагрузкой и удлинением (напряжением и деформацией), так что о соблюдении закона Гука можно говорить достаточно условно. Так как пластических деформаций хрупкий материал не получает, то в ходе испытания не определяют предела текучести. Не имеет особенного смысла также рассчитывать и относительное сужение образца, так как шейка не образуется и диаметр после разрыва практически не отличается от исходного.

Динамические испытания

Основным динамическим испытанием является метод испытания на ударный изгиб (ГОСТ 9454-78).

Чем больше величина ударной вязкости, тем лучше материал сопротивляется динамической нагрузке. Образцы из хрупких материалов ломаются легко, с небольшой затратой работы на разрушение. Образцы из пластичных материалов наоборот - требуют на разрушение большей энергии. Материалы, требующие большой затраты энергии на излом называют вязкими. Все материалы, из которых изготавливают детали, воспринимающие динамические нагрузки, обязательно испытывают на удар.

Определение ударной вязкости при динамических испытаниях на ударный изгиб является основным практическим методом оценки склонности стали к хрупкому разрушению, которое, в отличие от вязкого, происходит без заметной пластической деформации и развивается катастрофически быстро.

Испытания на ударную вязкость или ударный изгиб (КС) проводятся для оценки надежности и работоспособности материалов в условиях динамического нагружения и их склонности к хрупкому разрушению, которые, в свою очередь, зависят от скорости изменения нагрузки и “мягкости” напряженного состояния. Поскольку вязкость (в том числе ударная) является интегральной характеристикой, зависящей одновременно от прочности и пластичности, то она более резко реагирует на изменения структурного состояния материалов, чем другие свойства, что особенно ярко проявляется при пониженных температурах. Поскольку одной из основных целей динамических испытаний является выявление склонности металла к хрупкому разрушению, для динамических испытаний наиболее подходящими являются жесткие способы нагружения (растяжение, изгиб), при которых достаточно велики максимальные нормальные напряжения, обуславливающие разрушение путем отрыва. Наибольшее распространение получили динамические испытания на изгиб, так как эти испытания достаточно просты, надежны, позволяют определять работу деформации и разрушения.

Для того, чтобы сделать напряженное состояние более жестким для динамических испытаний на изгиб применяют образцы с надрезом (для испытаний хрупких материалов, например чугуна, могут применяться динамические испытания на ударную вязкость на образцах без надреза). Кроме того, применение образцов с надрезом значительно уменьшает энергию необходимую для их разрушения, что позволяет уменьшить размеры копра. сталь шлиф термический излом

Форма надреза стандартных образцов может быть в виде U, V, T.

Согласно ГОСТ 9454-78 в качестве основного используется образец с U-образным надрезом, но в отдельных случаях применяются также образцы и с другой формой надрезов.V-образный выполняется с углом при вершине 45⁰ и радиусом закругления 0,25 мм, а роль T-образного надреза играет созданная на специальном приборе усталостная трещина. В соответствии с этим при записи ударной вязкости (КС) в ее обозначение вводится третья буква, указывающая вид надреза - KCU, KCV, KCT.  Параметром KCV оценивается пригодность материалов для сосудов давления, трубопроводов и других конструкций повышенной надежности. Параметр KCT характеризует работу развития трещины при ударном изгибе и оценивает способность материала тормозить начавшееся разрушение. Он учитывается при выборе металлов и сплавов для конструкций особо ответственного назначения (летательные аппараты, роторы турбин и т. п.).

Желательно, чтобы образцы имели шлифованную поверхность, на них не должно быть трещин, заусенцев. Поверхность надреза не должна иметь рисунок, царапин и других дефектов, так как они могут, существенно исказить результаты испытаний, поскольку именно дно надреза обычно является местом начала образования трещины, развитие которой приводит к разрушению образца. Если нужно произвести испытания термически обработанных образцов, то надрез на них делается после термической обработки.

Для испытаний на ударную вязкость наибольшее распространение получили маятниковые копры. В данной работе испытания проводятся на маятниковом копре

МК-30.

Основной частью копра является массивный маятник, который может качаться на оси. В поднятом положении маятник обладает определенным запасом энергии (в зависимости от высоты подъема). При падении маятник, проходя через вертикальное положение ударяет по образцу и разрушает его, на что затрачивается часть энергии маятника. Оставшаяся часть энергии затрачивается на подъем маятника после удара. Скорость движения маятника в момент удара по образцу должна быть в пределах 4-7 м/сек, что соответствует скорости деформации стандартных образцов порядка 10² 1/сек. Зная высоту подъема маятника до и после удара и его вес, можно подсчитать работу, затраченную на разрушение образца. На копре МК-30 эта работа определяется автоматически. Для этого к маятнику прикреплен поводок, который при подъеме маятника в исходное положение устанавливает подвижную рамку со шкалой в определенном положении в соответствии с высотой подъема маятника, т.е. с запасенной маятником энергией. После удара маятник, поднимаясь, тем же поводком перемещает вдоль шкалы стрелку до уровня, соответствующего высоте подъема маятника, т.е. его энергии после удара. Таким образом, мы автоматически определяем разницу энергий маятника до и после удара, т.е. работу, затраченную на пластическую деформацию и разрушение образца. Для вычисления ударной вязкости нужно затраченную при испытании работу разделить на площадь поперечного сечения образца.

KC= K/ S₀, где S_0-

где К - работа удара, Дж (кгсм);

S_o - начальная площадь поперечного сечения образца в месте концентратора, см², вычисляемая по формуле

S_о = HхB,

где Н₁ - начальная высота рабочей части образца, см;

В - начальная ширина образца, см.

Испытания твердости

Твердостью называется свойство материала оказывать сопротивление проникновению в него другого более твердого тела (индентора), не испытующего остаточной деформации. Измерение твердости является одним из самых распространенных и доступных методов механических испытаний, который широко используется в исследовательских целях и как средство (способ) контроля качества свойств материалов в производстве. В отличие от других испытания на твердость очень разнообразны и отличаются друг от друга по форме используемого индентора, условиям приложения нагрузки, способам расчета величины твердости, временем нагружения и т. д. В зависимости от этих факторов твердость может характеризовать упругие и упруго-пластические свойства, сопротивление малым или большим деформациям, а также разрушению. Общим моментом для них является приложение нагрузки при контакте индентора и испытуемого материала.

Оценивается твердость так называемыми числами твердости, размерность которых определяется принципом измерения.

В качестве механической характеристики величина твердости служит основой для выбора допустимых напряжений в расчетах на контактную прочность. Существует три основных метода определения твердости.

Метод Бринелля. Метод измерения твердости металлов по Бринеллю регламентирует ГОСТ 9012-59 (ИСО 6506-81, ИСО 410-82) (в редакции 1990г.).

Сущность метода заключается во вдавливании шарика (стального или из твердого сплава) в образец (изделие) под действием силы, приложенной перпендикулярно поверхности образца в течение 10... 15с, и измерении диаметра отпечатка после снятия силы.

Число твердости Бринелля получается при делении величины прикладываемой силы F на площадь отпечатка S. Эта площадь может быть вычислена или взята из таблиц, в которых она дана в зависимости от диаметра шара и диаметра отпечатка: HB=F/S

Твердость по Бринеллю обозначают символом НВ или HBW:
Символу НВ (HBW) предшествует числовое значение твердости из трех значащих цифр, а после символа указывают диаметр шарика, значение приложенной силы (в кгс), продолжительность выдержки, если она отличается от 10 до 15с.

Размерность площади дается в мм², а силы - в кгс (1кгс=9,8Н). Диаметр D применяемого шара и величина прикладываемой силы F, связанные соотношением F/D², дают значения 1,5,10 или 30; диаметры шаров бывают 1,2,5 или 10мм. В принципе равным значениям F/D² будут соответствовать равные значения твердости независимо от диаметра применяемого шара. Испытание Бринелля не может применяться к очень мягким или очень твердым материалам. В первом случае размер отпечатка будет равен диаметру шара, а во втором - отпечатка либо не будет, либо он будет настолько малым, что невозможно будет провести на нем измерения.

Метод Виккерса. Метод измерения твердости черных и цветных металлов и сплавов при нагрузках от 9,807 Н (1 кгс) до 980,7 Н (100 кгс) по Виккерсу регламентирует ГОСТ 2999-75 (в редакции 1987г.).

Измерение твердости основано на вдавливании алмазного наконечника в форме правильной четырехгранной пирамиды в образец (изделие) под действием силы, приложенной в течение 10 до 15с, и измерении диагоналей отпечатка, оставшихся на поверхности образца после снятия нагрузки, для определения площади поверхности отпечатка.

Твердость по Виккерсу при условиях испытания - силовое воздействие 294,2Н (30кгс) и время выдержки под нагрузкой 10... 15с, обозначают цифрами, характеризующими величину твердости, и буквами HV.

Число твердости по Виккерсу получается при делении величины прикладываемой силы F на площадь поверхности отпечатка S: HV=F/S Площадь поверхности может быть рассчитана из условия, что углубление имеет форму правильной пирамиды с квадратным основанием и углом при вершине 136°. Это угол вершины алмазного резца. При желании можно пользоваться таблицами отношения размеров диагоналей к площади.

Испытание Виккерса более точно по сравнению с испытанием Бринелля, так как диагонали квадрата измеряются с меньшей ошибкой, чем диаметр круга. Применяется для измерения твёрдости очень твёрдых материалов. С другой стороны, его применение имеет некоторые ограничения по сравнению с испытанием Бринелля.

Метод Роквелла. Метод измерения твердости металлов и сплавов по Роквеллу регламентирует ГОСТ 9013-59 (в редакции 1989г.).

Сущность метода заключается во внедрении в поверхность образца (или изделия) алмазного конусного (шкалы А, С, D) или закалённого стального сферического наконечника (шкалы В, Е, F, G, Н, К). При контакте с поверхностью материала прикладывается сила давления инденто­ра в 90,8Н. Затем добавляется дополнительная сила и происходит увеличение проникновения индентора в глубь материала. После этого дополнительная сила снимается и уменьшается глубина проникновения индентора из-за не совсем пластической деформа­ции материала. Определяется разность между конечной глубиной проникновения индентора в материал и глубиной до приложения дополнительной силы. Это остаточное увеличение в проникнове­нии (e) индентора обусловлено дополнительной силой: HR=E-e, где E - константа, определяемая по форме индентора. Для конусного алмазного индентора Е=100, для стального шара Е=130.

Шкалы Роквелла даются для определенного индентора и прикладываемой дополнительной силы.

Для большинства обычных инденторов в испытании Роквелла размер проникновения следует делать меньше. Это локализует изменение структуры, так как состав может влиять на результаты испытания. Однако в отличие от испытаний Бринелля и Виккерса, здесь не требуются полированные поверхности для точных измерений.

Стандартное испытание Роквелла не может применяться к тонколистовому материалу. Тем не менее, существует вариант этого испытания, известный как испытание поверхностной твердости Роквелла. Чем больше прикладываемая сила и глубина проникновения, определенная более чувствительным прибором, тем меньше может быть воздействие индентора на материал. При этом взамен начальной силы в 90,8Н применяется сила в 29,4Н.

2.7 Рентгеноструктурный анализ (РСА)

В основе метода лежит взаимодействие рентгеновского излучения с электронами вещества, в результате которого возникает дифракция рентгеновских лучей (длина волны составляет 0,02-0,2нм).

РСА особенно широко применяется для изучения кристаллической структуры материалов, так как они представляют собой созданную самой природой дифракционную решетку для рентгеновского излучения. Еще одна область применения - идентификация фаз по их кристаллоструктурным параметрам.

РСА также применяется для определения разного рода нарушений кристаллической структуры в реальных веществах (дисперсность, дислокации, дефекты упаковки и тд)., структуры металлов, а также для анализа атомной структуры упорядоченных и некристаллических материалов.

Для проведения качественного и количественного анализа рентгеноструктурным методом используются специальные камеры и дифрактометры.

Рентгеновское излучение - электромагнитное излучение широкого диапазона длин волн 10²-10^-5 Å (1Å = 10^-8 см), которое можно получить при бомбардировке вещества быстро летящими электронами. В шкале электромагнитных волн рентгеновское излучение расположено между ультрафиолетовым и γ -излучением. В дифракционных методах исследования используют рентгеновские лучи, у которых длина волны соизмерима с размерами атома (порядка 1 ÷ 1,5 Å), и, следовательно, могут дифрагировать на совокупности атомов как на дифракционной решетке.

Рентгеновские трубки

Рентгеновская трубка является прибором для получения рентгеновских лучей. Рентгеновская трубка представляет собой высоковольтную электровакуумную лампу с двумя электродами: анодом и катодом. Электроны, испущенные катодом трубки, ускоряются электрическим полем с разностью потенциалов U и при подлете к аноду приобретают кинетическую энергию.

Рис.14 Схема устройства рентгеновской трубки

При проникновении электрона в вещество анода его кинетическая энергия рассеивается в результате следующих процессов:

. резкого торможения в электростатическом поле электронных оболочек атомов вещества анода;

. столкновения с атомами и ионизации им внешних электронных оболочек; при этом происходит постепенное преобразование кинетической энергии электронов в тепловую энергию и энергию квантов в видимом диапазоне длин волн;

. ионизации электронных оболочек, близких к атомному ядру.

В рентгеноструктурном анализе применяют запаянные электронные трубки, представляющие собой стеклянный баллон, в который введены два электрода.

В баллоне создается вакуум (~1,33⋅10^-4 Па), который обеспечивает свободное движение электронов от катода к аноду, тепловую и химическую изоляцию катода и предотвращает возникновение газового разряда между электродами.

Классификация рентгеновских трубок производится по следующим

признакам:

. по способу получения пучка свободных электронов трубки делятся на электронные и ионные;

. по способу создания и поддержания вакуума различают трубки запаянные и разборные;

. по назначению выделяют трубки для просвечивания материалов и изделий, для структурного анализа, для медицинских целей;

. по площади фокуса. Фокусом трубки называют площадку на аноде, на которую падают электроны и от которой испускаются рентгеновские лучи.

Дифракция рентгеновских лучей в кристаллах.

Чтобы определить межплоскостные расстояния в кристаллах, используют явление дифракции рентгеновских лучей. Дифракция возникает при взаимодействии первичного пучка рентгеновских лучей с атомами и проявляется в возникновении отклоненных (дифрагированных) лучей, распространяющихся под определенными углами к первичному пучку. В некоторых направлениях амплитуда вторичных волн складывается, находясь в одинаковой фазе, в результате чего возникает интенсивный отклоненный луч.

Если рассматривать кристалл, как совокупность параллельных атомных плоскостей, то дифракция (отражение) происходит на этих плоскостях. При угле падения первичного луча на атомную плоскость, равном Ɵ, отраженный луч составляет с первичным углом 2Ɵ.

Чтобы этот процесс реально проходил, необходимо соблюдение нескольких условий. Длина волны рентгеновского излучения должна быть близкой по величине к расстоянию между атомными плоскостями. В случае железа обе величины близки к 1А. Разность хода между двумя лучами, отраженными от соседних атомных плоскостей, должна быть кратной целому числу n длин волны рентгеновского излучения ƛ. Это соотношение, которое называется законом Вульфа - Брэгга, имеет вид nƛ = 2d sinƟ, где n - целое число, называемое порядком отражения. Величина ƛ известна, она определяется материалом анода трубки, величины Ɵ(или 2Ɵ) измеряются экспериментально и величина d вычисляется по уравнению Вульфа - Брэгга. Для практического применения этого уравнения нужно направить первичный пучок под углом Ɵ к выбранной системе плоскостей и зафиксировать отраженный луч, т.е. нужно знать, под каким углом данная кристаллографическая плоскость расположена к поверхности образца, что часто является трудной задачей. Гораздо проще исследовать технические материалы, которые, как, например, сталь, являются поликристаллическими, т.е. состоят из большого количества кристаллов, что хорошо видно при металлографических исследованиях. В поликристалле, состоящем из хаотически ориентированных кристаллов, есть большое число отдельных кристаллов, в которых атомные плоскости расположены под углом, удовлетворяющим закону Вульфа - Брэгга.

Получение рентгенограмм.

Исследуемый образец с плоской поверхностью помещается в рентгеновский гониометр - прибор, позволяющий проводить автоматический поворот образца на угол Ɵ и счетчика излучения на угол 2Ɵ. Гониометр является частью рентгеновского дифрактометра, включающего в себя еще рентгеновскую трубку с высоковольтной схемой, измерительное устройство и компьютер или потенциометр. Рентгеновский луч направляется на образец под небольшим углом, образец поворачивается автоматически и одновременно с вдвое большей угловой скоростью по кругу движется детектор. На потенциометре или экране монитора регистрируется кривая, по оси абсцисс которой откладывается угол Ɵ (или 2Ɵ), а по оси ординат интенсивность отраженных лучей. Измеряя углы, соответствующие максимумам интенсивности, определяют межплоскостные расстояния с помощью формулы Вульфа - Брэгга, и, сравнивая со справочными данными, проводят идентификацию материала образца. Полученные кривые интенсивности несут в себе еще много информации. Так, соотношения между тригонометрическими функциями углов отражения позволяют определить тип элементарной ячейки, а также индексы атомных плоскостей, участвующих в отражении.

Анализ распределения интенсивности в дифракционных максимумах позволяет исследовать и изменения в кристаллической решетке при изменении химического состава сплава, дроблении кристаллов, возникновении внутренних напряжений, ориентировке кристаллов и других процессах, происходящих при термической и механической обработке сплавов.

По способу регистрации дифрагированного излучения рентгеновские аппараты делятся на группы:

) с фотографической регистрацией;

) с использованием счетчиков.

Рассмотрим аппарат из второй группы - рентгеновский дифрактометр общего назначения

ДРОН-3.

Общие узлы всех аппаратов предназначены для генерации рентгеновского излучения: рентгеновская трубка, генераторное устройство, обеспечивающее подачу высокого напряжения на трубку и токов накала трубки (кенотронов), система регулирования и обеспечения безопасности работ.

Аппараты, в которых для регистрации дифракционной картины используется ионизационный метод, получили название дифрактометров. В таких аппаратах для регистрации используется ионизирующее действие рентгеновских лучей.

Регистрация осуществляется счетчиками разных типов (пропорциональные, Гейгера, сцинтилляционные, полупроводниковые).

Дифрактометр состоит из следующих основных узлов:

Высоковольтный источник питания 2 предназначенный для подвода к рентгеновской трубке 3 высокого напряжения и напряжения накала катода через стабилизатор напряжений 1.

. Дифрактометрический узел, состоящий из рентгеновской трубки 3 в защитном кожухе и гониометра 5 с блоком детектирования 6 (счетчиком). Счетчик имеет блок питания 7. Рентгеновский гониометр - устройство для отсчета углов поворота образца 4 и детектора по отношению к первичному пучку рентгеновских лучей. Он обеспечивает синхронный поворот образца и счетчика вокруг общей оси с требуемыми угловыми скоростями и их раздельный поворот вокруг той же оси от электромоторов или вручную.

. Счетно-регистрирующее и управляющее устройство 8, в котором регистрируются импульсы напряжения, вырабатываемые счетчиком при попадании в него каждого кванта рентгеновского излучения. Это устройство усиливает импульсы напряжения, осуществляет выделение импульсов определенной амплитуды 9 (амплитудный дискриминатор). А затем оно нормализует (10 - нормализатор импульсов) их и направляет либо в измеритель скорости счета 15, сигнал с которого подается на электронный самопишущий потенциометр 16 либо в пересчетное устройство 11, а затем в устройство вывода цифровой информации на цифропечатающее устройство 13, перфоратор 14 или в ЭВМ 12. Управление работой электродвигателей гониометра, осуществляемое блоком автоматического управления 17, позволяет реализовать разные способы автоматической регистрации дифрактограмм.

Рис.18 Схема фокусировки по Брегу-Брентано

Фокусировка по Бреггу-Брентано

При работе на дифрактометрах необходимо использовать фокусирующую геометрию съемки. Чаще всего для фокусировки используется метод Брэгга - Брентано, в котором плоский образец Р размещается так, чтобы его поверхность находилась на оси О вращения гониометра.

Условия фокусировки: фокус трубки F, поверхность образца и щель счетчика S должны лежать на одной окружности (фокусирующей) с радиусом r =R/2 sin θ, где R - радиус гониометра. Особенностью фокусировки по Брэггу - Брентано является то, что в отражающем положении (т. е. под углом θ) оказываются кристаллики поликристаллического образца, кристаллографические плоскости которых параллельны поверхности образца.

Образцы для РСА

Шлифы для данного вида анализа изготавливают из монолитных или спеченных материалов. После вырезки образца снимают поверхностный слой для удаления измененной структуры в результате окисления, обезуглероживания и др. произошедших процессов в материале во время обработки резанием.

После механического шлифования образец подвергают электрохимическому травлению или электрохимической полировке. После данного процесса поверхность образца должна оставаться зеркально блестящей, пленки продуктов травления не должно быть видно.

3. Исследование стали

Для исследования стали были выданы три ударных образца с сечением 10мм. Один из образцов был взят на изготовление шлифа, чтобы выявить марку стали и ее структуру.

Также был выдан образец для дилатометрического анализа.

.1      Изготовление металлографического шлифа. Выявление микроструктуры стали.

1)      Вырезка образца.

ü  Место среза должно быть достаточно удалено от плоскости будущего шлифа.

ü  Вырезают образцы на металлорежущем оборудовании (были выданы уже вырезанные образцы).

)        Шлифовка образцов.

ü  Для удаления грубого рельефа и наклепа на поверхности образца, получающегося при вырезке, применяется обработка шлифовкой. Для шлифовки используются шлифовальные круги с различным размером абразивного зерна.

ü  Шлифовка осуществляется путем истирания поверхности образца при последовательном переходе ко все более мелкозернистому абразивному материалу.

ü  Наиболее крупнозернистый абразивный материал создает ровную поверхность образца и снимает следы разрезки. Размеры частиц такого материала составляет 400-500мкм.

ü  Шлифовка производится «мокрым» способом. «Мокрая» шлифовка предохраняет материал от загрязнения частицами обрабатываемого материала: струи воды смывают с поверхности образца, образовавшиеся при шлифовке частицы материала прежде, чем они успевают внедриться между частицами абразива.

ü  По мере уменьшения зерна абразивного материала во время шлифовки уменьшается глубина слоя деформированного металла, уменьшаются размер и глубина царапин. Для удаления шлифовальных царапин, при переходе от одного размера зерна абразивного материала к другому, направление шлифовки меняется на 90.

ü  Шлифовка считается завершенной, когда на шлифе полностью уничтожены видимые невооруженным глазом царапины (риски).

)        Полировка образца.

Полировка представляет собой конечную ступень в процессе приготовления микрошлифов. Получение зеркальной поверхности, свободной от царапин, является необходимым условием для проведения правильного металлографического анализа.

ü  Механическую полировку выполняют на станках, приборах подобных используемым для шлифовки.

ü  Для покрытия полировальных дисков использовалось сукно

ü  Сукно было пропитано пастой Гои.

ü  Поверхность дисков было смочено керосином для растворения пасты и во избежание пережога.

ü  Далее полировка производилась на окиси хрома для получения зеркальной поверхности.

)        Выявление микроструктуры:

ü  После полирования образец промокали фильтровальной бумагой. Он готов для операции травления. В качестве реактива для выявления структуры был использован 4% раствор азотной кислоты в спирте (др. название данного реактива «ниталь»).

ü  Образец промокали смоченной в реактиве для травления ваткой до момента, пока исчезнет зеркальная поверхность (образец темнеет)

ü  Далее травленый образец промокали водой, просушивали с фильтровальной бумагой и, с помощью растрового электронного микроскопа, была выявлена структура стали.

Структура исследуемой стали:

При рассмотрении уже травленого шлифа в микроскоп можно определить количество содержания углерода в данной стали. Исходя из рис. 19 определяем количество перлита в структуре (темные зерна). ). Количество перлита составляет около 95% всей структуры, в перлите 0.8% С, остальные 5%- количество цементита. Цементит содержит в себе 6.65% углерода. Исходя из этих данных составим уравнение для определения количества углерода в стали:

%П*%С_перл. + %Ц*%С_цем.= %C_общ.

.95*0.008+0.05*0.0665= 0.01095* 100%, отсюда количество углерода в исследуемой стали 1.0995%.

Исходя из микроскопического анализа, делаем вывод о марке стали. Исследуемая сталь имеет марку У10.

Для того, чтобы был сделан микроскопический анализ данной стали для образца предварительно был проведен отжиг (нормализация), так как такая высокоуглеродистая сталь должна иметь в своей структуре цементитную сетку, из-за которой точное определение количества углерода невозможно. Цементитной сетки в микроструктуре данного образца не наблюдалось, из чего был сделан вывод о предварительной термической обработке.

Далее на основании химического состава определяем значения критических точек по диаграмме

Fe-Fe₃C. А_с1= 730; А_сm= 800. (рис. 20)

рис.20 Диаграмма состояния Fe-Fe₃C

3.2    Дилатометрический анализ

Прибор для дилатометрического анализа Дилатометр ДI-20. (рис.3)

Прибор для дилатометрического анализа состоит из головки (собственно дилатометра), изображенного на рисунке и регистрирующего аппарата. В головке имеется запаянная с одного конца кварцевая трубка, прочно закрепленная в металлической втулке. В трубке помещается образец, имеющий форму цилиндрического стержня диаметром 5 мм и длиной 10 мм. Образец упирается в запаянный конец кварцевой трубки и кварцевый стержень, перемещение которого передается на индикатор часового типа и эластичную пластину, с наклеенными на неё тензодатчиками. Перемещение образца вызывает изменение электрического сигнала снимаемого с тензодатчиков. Температура образца изменяется при помощи нагревательной печи и регистрируется термопарой, находящейся в непосредственной близости к образцу.

Дилатометр работает по простой схеме. Блок-схема дилатометра показана на рисунке Нагрев образца осуществляется электрической печью, скорость нагрева может изменяться. Сигнал с тензодатчиков, регистрирующих величину перемещения образца, передается через усилительное устройство на вертикальную координату самописца. Температура нагрева образца регистрируется по горизонтальной координате самописца. Таким образом, двухкоординатный самописец осуществляет запись кривой в координатах расширение образца - температура. Температура измеряется термопарой платина: сплав платина-родий.

1)      Критические точки

Определение критических точек по дилатограмме (рис.21).

Критические точки и области превращений определяют по кривым, показывающим изменения длины изучаемого образца при нагреве или при охлаждении. Построение кривой в координатах удлинение образца - температура, например, при нагреве, позволяет установить температуры, при которых наблюдаются нарушения равномерного удлинения образца. Резкие перегибы на кривых свидетельствуют о внутренних изменениях, происшедших в сплаве. Если превращение совершается в интервале температур, то первая точка перегиба на кривой соответствует температуре начала превращения, вторая - концу превращения. В точке Ас1 перлит превращается в аустенит, а при дальнейшем нагреве в интервале температур Ас1-Ас3 (для доэвтектоидной стали) феррит превращается в аустенит, обладающий меньшим удельным объемом; количество аустенита возрастает в ходе этого превращения до 100%.

Чтобы найти критические точки на дилатограмме проведем касательные к точкам перегиба и опустим перпендикуляр на ось абсцисс. Таким образом, получаем значения:

;

Найдем относительные удлинения образца, из точек пересечения касательных проведены перпендикуляры к оси ординат:

Расчет коэффициента линейного расширения

Коэффициент линейного расширения для кварца:

Следовательно

Средний коэффициент линейного расширения для данного интервала температур вычисляется по формуле:

Истинный коэффициент линейного расширения для данного интервала температур вычисляется по формуле

1)      Возьмем другие точки на диаграмме:

Коэффициент линейного расширения для кварца:

Относительное удлинение образца из диаграммы для этих температур равно:

Средний коэффициент линейного расширения:

Истинный коэффициент линейного расширения для данного интервала температур вычисляется по формуле:

Таблица 1. Значения коэффициента линейного расширения при разных температурах.

На рисунке 22 изображен график зависимости коэффициента линейного расширения стали У10 от температуры.

Рис.22 Зависимость коэффициента линейного расширения стали У10 от температуры.

3.3    Выбор оптимального режима для термообработки стали У10

Для проведения термической обработки были выданы ударные образцы, соответствующие ГОСТ 9454-84. Образцы клеймились номерами 1.1, 1.2, 1.3, где первая цифра соответствует количеству углерода 1%, а вторая цифра №п/п.

Термическая обработка - технологический процесс, состоящий из совокупности операций нагрева, выдержки и охлаждения изделий из металлов и сплавов, цель которого- изменение структуры и свойств материала в заданном направлении. Виды термической обработки можно разделить на 4 основные группы: отжиг(1,2 рода), нормализация, закалка, отпуск (низкий, средний, высокий).

Определим режим термообработки для стали У10.

)        На основании химического состава(содержание углерода в стали 1%) по диаграмме состояния «Железо-Углерод» найдем критические точки А₁,А_cm. ₁ = 730 , Ac₃(Acm) = 800 .

)        На основании дилатометрического анализа Ас₁=750, Ас₃=775.

)        На основании справочных данных из марочника стали.

·        Выбираем температуру стали У10 под закалку. Т=800.

·        Время нагрева τ= 1 минута* 1 мм. Размер образца 10мм², отсюда

τ_нагр. =10 минут.

Время выдержки τ_выд. =1/5 от времени нагрева 2 минуты.

Таким образом, общее время в печи τ_общ. = 12 минут.

Перед термообработкой измерили твердость образцов по методу Роквелла, данные занесены в таблицу 2.

·        Закалка проводится в печи СНОЛ

·        Закалочная среда. Закалка данной стали проводится в двух средах: вода, масло. Охлаждение необходимо проводить быстро, опустив образец в закалочную среду, круговыми движениями на среднем уровне жидкости. Данная операция необходима для предотвращения возникновения газовой рубашки и закалочных трещин.

·        После закалки образцы тщательно зачищают шлифовальной шкуркой, снимается окалина, затем производится измерение твердости образцов по Бринеллю. Данные занесены в таблицу 2.

Состояние закаленного сплава характеризуется неустойчивостью. Даже без температурного воздействия в сплаве могут происходить процессы, приближающие его к равновесному состоянию. Нагрев сплава, увеличивающий подвижность атомов, способствует этим превращениям. Чем выше температура, тем больше закаленный сплав приближается к равновесному состоянию. Обработка, заключающаяся в нагреве сплава ниже температуры фазовых превращений называется отпуском.

Для любого закаленного сплава требуется данный вид термической обработки.

В данной работе для трех ударных образцов был проведен отпуск трех видов:

Образец 1.1: Низкий отпуск Т= 200,

Образец 1.2: Средний отпуск Т= 400,

Образец 1.3 Высокий отпуск Т= 600.

Время нагрева для всех образцов τ= 2 часа. Отпуск производился на воздухе.

После отпуска образцы зачищаются шлифовальной шкуркой, измеряется твердость. Результаты измерения твердости и после отпуска представлены в таблице 3.

График зависимости твердости от температуры отпуска представлен на рис. 23

После измерения твердости все образцы были отшлифованы и подвергнуты травлению для проведения микроанализа и выявления структур, полученных при отпуске.

Рис. 27 Свойства стали У10 после Т.О. Справочные данные.

В сравнении с справочными данными твердость после закалки всех образцов соответствует твердости, приведенной в марочнике стали (Сорокин В.Г.). Твердость после закалки для образцов данного размера в пределах 55-65 HRC. Твердость после трех видов отпуска вышла значительно ниже, чем в справочных данных. Причиной этого может быть неправильный режим отпуска (время выдержки, способ, скорость охлаждения), неправильная закалка (закалочные трещины, появление газовой рубашки).

На рис. 24 изображена структура стали У10 после низкого отпуска. При увеличении х350.

Структура мартенсит отпуска.

На рис. 25 изображена структура стали У10 после среднего отпуска.

Увеличение х350

Троостит отпуска с зернистыми включениями цементита.

Рис.25. Структура стали после отпуска 400. Образец 1.2

На рис. 26 изображена структура стали после высокого отпуска.

Увеличение х350.

Сорбит отпуска с зернистыми включениями цементита.

.4      Динамические испытания стали У10

Испытания проводились на маятниковом копре типа Шарли с номинальной потенциальной энергией маятника 300 Дж (кгс.

Скорость движения маятника в момент удара для данного копра 50.5 м/с.

Исходные данные для образцов испытания: H=10мм, B=10мм

Рис. 27. Схема испытания на ударный изгиб. Копер типа Шарли.

Результаты испытаний на ударную вязкость занесены в таблицу 4

Таблица 4. Результаты динамических испытаний.

Найдем значения ударной вязкости:= K/ S₀,

где К - работа удара, Дж (кгсм);

S_o - начальная площадь поперечного сечения образца в месте концентратора, см², вычисляемая по формуле

S_о = HхB,

где Н₁ - начальная высота рабочей части образца, м;

В - начальная ширина образца, м.

Площадь поперечного сечения S₀=(0.01м)²=10^-4 м².

Глубина надреза h=2мм.

Таким образом ударная вязкость

KCV_1.1= 3/10^-4=30 кДж/м²_1.2= 80 кДж/м²

KCU_1.3= 18 кДж/м²

Вычисленные значения ударной вязкости представлены в таблице 5.

Таблица 5. Значения ударной вязкости в зависимости от температуры отпуска.

По результатам динамических испытаний на ударный изгиб построен график зависимости ударной вязкости от температуры отпуска.

Рис. 28 Зависимость ударной вязкости от температуры отпуска.

Макросокпический анализ излома стали У10 после динамических испытаний

На рисунке 29 изображен излом стали У10 после испытаний на ударную вязкость, прошедшей термообработку: закалка+низкий отпуск.

Образец 1.1.

Кристаллический излом, поверхность характеризуется наличием блестящих плоских участков, образованных фасетками скола кристаллов, идущих по границам зерен в местах скопления различных дефектов.

Данный излом соответствует хрупкому разрушению.

Форма сечения образца осталась прежней.

На рисунке 30 изображен излом стали У10 после испытаний на ударную вязкость, прошедшей термообработку: закалка+средний отпуск. Образец 1.2.

Кристаллический излом, характеризующийся наличием плоских, ровных участков. Данный излом также соответствует хрупкому разрушению. Работа хрупкого разрушения невелика, так как оно происходит за счет высвобождения накопленной в системе энергии и поэтому для распространения трещины не требуется энергия извне. Форма сечения образца осталась прежней.

На рисунке 31 изображен излом стали У10 после испытаний на ударную вязкость, прошедшей термообработку: закалка +высокий отпуск. Образец 1.3.

Кристаллический излом, поверхность характеризуется наличием плоских блестящих участков. Такой излом также можно назвать результатом хрупкого разрушения. Работа такого разрушения также невелика. Форма сечения образца также не изменилась.

На данном рисунке можно увидеть поперечную трещину. Она, скорее всего образовалась в результате неправильной закалки образца.

.5 Рентгеноструктурный анализ

Исследуемый образец с плоской поверхностью помещается в рентгеновский гониометр - прибор, позволяющий проводить автоматический поворот образца на угол Ɵ и счетчика излучения на угол 2Ɵ. Гониометр является частью рентгеновского дифрактометра, включающего в себя еще рентгеновскую трубку с высоковольтной схемой, измерительное устройство и компьютер или потенциометр. Рентгеновский луч направляется на образец под небольшим углом, образец поворачивается автоматически и одновременно с вдвое большей угловой скоростью по кругу движется детектор. На потенциометре или экране монитора регистрируется кривая, по оси абсцисс которой откладывается угол 2 Ɵ, а по оси ординат интенсивность отраженных лучей. Измеряя углы, соответствующие максимумам интенсивности, определяют межплоскостные расстояния с помощью формулы Вульфа - Брэгга, и, сравнивая со справочными данными, проводят идентификацию материала образца. Полученные кривые интенсивности несут в себе еще много информации. Так, соотношения между тригонометрическими функциями углов отражения позволяют определить тип элементарной ячейки, а также индексы атомных плоскостей, участвующих в отражении.

Расшифровка рентгенограммы (рис.32,33):

Определение угла 2Ɵ:

Из диаграммы рентгеноструктурного анализа для стали У10 проводим линию фона, определяем интенсивность I всех линий по высоте максимумов. Внутри максимумов отделяем 1/3 от вершины максимума, и параллельно линии фона проводим несколько дополнительных отрезков. После этого для каждого из этих отрезков находим середину. Через середины отрезков из вершин максимумов проводим прямые до оси значений 2Ɵ. Результаты 2Ɵ заносим в таблицу 6.

Далее находим значения Sin Ɵ, Sin² Ɵ

Для этого найдем углы Ɵ:

Ɵ₁=72.69; Ɵ₂= 72.72; Ɵ₃=72.63; Ɵ₄=72.65

Индексы интерференции HKL каждой линии на рентгенограмме определяем из произведения индексов семейства плоскостей (hkl). HKL = (220)

Длина волны для железного анодного покрытия Å

Порядок отражений: 4

Значения  определяем по формуле Вульфа-Брегга:

;

Образец 1.1:  

Образец 1.2:

Образец 1.3: = 1.0142

Образец 1.4:  

Далее находим период кристаллической решетки по формуле:

а =

а_1.1 == 2.8686 Å;

а_1.2= Å;

а_1.3=2.8677 Å;

а_1.4= Å.

Межплоскостные расстояния d_hkl связаны с индексами и периодом решетки формулой:

=a²/ (n²+k²+l²);

Образец 1.1: d²= 1.0279;

Образец 1.2: d²=;

Образец 1.3:d²== 1.0281;

Образец 1.4: d²==1.0294.

Погрешность определения будет вычисляться по формуле:

|∆a|=|a|

|∆a|_1.1=0.0025

|∆a|_1.2==0.004

|∆a|_1.3= 0.003

|∆a|_1.4 = 0.0005

Далее строится график зависимости периода кристаллической решетки от температуры отпуска (рис. 34).

Выводы по данной исследовательской работе

В результате данной исследовательской работе была изучена структура высокоуглеродистой стали с помощью микроскопического анализа. Также было выявлено содержание углерода в данной стали 1% С. С помощью дилатометрического анализа были найдены критические точки Ас₁; Ас₃. На основании этого, был выбран режим термообработки. Т_зак.=800, охлаждение в воде при t=20. Структура после закалки - мартенсит с включениями цементита. Твердость после закалки 63 HRC, что соответствует 652 HB кг*с/мм².

Для трех образцов после закалки был произведен отпуск трех видов.

После отпуска было произведено измерение твердости образцов, проведены механические испытания на ударный изгиб.

По результатам экспериментальных данных можно сделать вывод, что с повышением температуры отпуска, твердость значительно снижается, снижается хрупкость, ударная вязкость незначительно возрастает, период кристаллической решетки уменьшается.

В результате проделанных испытаний подобран оптимальный режим термической обработки стали У10. Закалка Т_з.=800 с охлаждением в двух средах - воде и масле, и низкий отпуск

Т_отп.=200 , так как после данного режима термической обработки достигается наилучший комплекс механических свойств, требуемых для данного вида стали. Твердость HB= 506 кг*с/мм² , работа ударного разрушения равна 3 Дж, ударная вязкость при этом 30 кДж/м², излом соответствует хрупкому разрушению. Структура стали после отпуска - мартенсит отпуска с периодом кристаллической решетки а = 2.8677 Å.

Данная сталь может быть применена для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки. Для обработки дерева: пил ручных, поперечных и столярных, сверл спиральных. Для штампов холодной штамповки (вытяжных, высадочных, обрезных и вырубных) небольших размеров и без резких переходов по сечению. Для калибров простой формы и пониженных классов точности. Для накатных роликов, напильников, шаберов слесарных и др. Для холоднокатаной термообработанной ленты, толщиной от 2,5 до 0,02 мм, предназначенной для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации, клапанов, щупов, берд, ламелей двоильных ножей, конструкционных мелких деталей.

Таблица 7. Общие сведения по стали У10.

В таблице 7 приведены характеристики стали У10 при оптимальном режиме термической обработки, полученные в ходе исследовательской работы. Также, в таблице 7 приведены данные для стали У10 из ГОСТа для этого же режима термической обработки. Сравнение экспериментальных данных и данных по ГОСТу показывает, что характеристики, полученные в ходе эксперимента и установленные стандартом данные близки по своим значениям, в связи с чем, можно сделать вывод о качественно проведенных испытаниях стали У10.

Список используемой литературы

1. Лившиц Б.Г., Крапошин В.С., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. М. «Металлургия», 1980.

. Белоус М.В., Черепин В.Т., Васильев М.А. «Превращения при отпуске стали». М., «Металлургия», 1973..

. Черепин В.Т. Экспериментальная техника в физическом металловедении. Киев, Изд-во «Технiка», 1968.

. «Рентгеноструктурный анализ. Лабораторный практикум. Электронная версия.

. Cолнцев, Пряхин «Материаловедение», Спб,«ХимИздат»,2007.

. Русаков А.А. Рентгенография металлов. Учебник для вузов. М., Атомиздат, 1977.

. Балуев А. И. «Практическое руководство по металлографии судостроительных материалов», Ленинград,«Судостроение», 1982

.Новиков И.И. «Теория термической обработки металлов», М. «Металлургия», 1978

. Сорокин В.Г. «Марочник сталей и сплавов», М. «Машиностроение», 1989.

. Гуляев А.П. «Металловедение», М. «Металлургия», 1986.

. Богуславский Б.Л., Малов А.Н., Новиков М.П «Справочник металлиста в 5-ти томах, том 2, М. «Машиностроение», 1976.