Разработка методических основ идентификации избыточных фаз, образующихся в сталях в процессе производства и эксплуатации ответственных изделий машиностроения

• Автор: Корнеев, Алексей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 222 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ФАЗОВОГ О СОСТАВА СТАЛЕЙ

1.1 Методы идентификация избыточных фаз в сталях

1.1.1 Оптическая металлография

1.1.2 Рентгеноструктурный анализ

1.1.3. Электронная микроскопия

1.2 МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА ФАЗОВОГО СОСТАВА МАТРИЦЫ ТВЕРДОГО РАСТВОРА

1.2.1 Оптическая металлография

1.2.2 Дилатометрия

1.2.3 Магнитный метод.

1.2.4 Рентгеноструктурный анализ
1.2.5 Электронная микроскопия.
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Материалы исследования.
2.2. Методики исследования
ГЛАВА 3. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ ФАЗОВЫЙ АНАЛИЗ СТАЛЕЙ.
3.1. Разделение фаз по химическим свойствам.
3.2. Разделение фаз по физическим свойствам
3.3. Разделение фаз методом реплик.
3.4. Разделение углеродных фаз.
ГЛАВА 4. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ ФАЗОВЫЙ АНАЛИЗ СТАЛЕЙ
4.1. Остаточный аустенит в подшипниковых и мартенситных сталях
4.2. Остаточный аустенит в сварных соединениях.
4.3. Идентификация афаз в аустснитных сталях
4.4. Анализ фаз в дуплексных сталях.
ЗАКЛЮЧЕНИИ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В качестве примера можно привести аустенитную сталь Ре-(-)Сг-0. С-0. Мп-. Мо [2]. На рисунке 1. Как видно из рисунка все образовавшиеся фазы (5-феррит, а-фаза, М2зС6) уверенно идентифицируются. Однако, даже в случае неметаллических включений, оптическая металлография не всегда позволяет получить полную достоверную информацию о фазе. В качестве примера на рисунке 1. ЧС- [3]. Как следует из анализа изображения, частица представляет собой сложный конгломерат из нескольких фаз. Первоначально еще в жидкой фазе образовались частицы N^0, затем на них, как на зародышах, кристаллизовались частицы СеО. После этого на этих сложных частицах выделился нитрид титана и в конце этого процесса вокруг Т1П’ образовался слой карбида (Т1,Мо)С. Металлофафически (по форме и цвету) эта сложная по составу частица была идентифицирована как нитрид титана. Таким образом, даже для первичных фаз в некоторых случаях одной оптической металлофафии недостаточно для однозначной идентификации образующихся фаз. В случае вторичных, выделяющихся в твердом, растворе при термообработках фаз, возникают дополнительные ограничения, связанные с малыми размерами частиц. В качестве примера на рисунке 1. М-9 (%Сг, %КЧ, 1,7МЬ) после эксплуатации в течение 0 и 0 часов при температуре 0-0 °С и давлении 3-4 МРа [4]. Как хорошо видно, оптическая металлофафия не фиксирует образование вторичных фаз в теле аустенитного зерна при относительно небольших сроках эксплуатации - их частицы недостаточно крупные. В качестве еще одного примера возможностей оптической металлографии при идентификации вторичных фаз на рисунке 1. А1 6 [5]. В работе исследовали межкристаллитную коррозию в ряде сталей. Па рисунке 1. Хорошо видны достаточно широкие границы аустенитных зерен, что свидетельствует о наличие выделений по этим границам. Однако разрешающей способности метода явно недостаточно для разделения частиц фаз и их идентификации. На рисунке 1. Высокая разрешающая способность метода позволяет различить все формирующиеся частицы, а морфологические и структурные различия идентифицировать их. В данном случае по границам зерен формируются М2зСб, М6С и сг-фаза. Таким образом, из приведенного краткого обзора возможностей метода оптической металлографии при идентификации избыточных фаз, формирующихся в сталях, можно заключить следующее. Метод достаточно эффективен и позволяет получать надежную информацию о выделяющихся фазах в случае их достаточно большого размера (более 1 мкм) и известной морфологии. Первое ограничение связано с разрешающей способностью оптической металлографии. Даже в случае применения высококачественной оптики и использования иммерсионных жидкостей она составляет 0,5 мкм, что обусловлено интерференционными эффектами. Второе ограничение связано с тем, что оптическая металлография имеет дело с вторичными (косвенными) признаками, позволяющими идентифицировать ту или иную фазу. Морфология частиц может меняться в зависимости от условий, в которых они формируются. В качестве примера можно привести нитрид хрома Сг2И. Форма Сг2Ы может изменяться от классической игольчатой (палочкообразной) до практически равноосной (в виде гранул) [6, 7, 8]. Идентификация по вторичным признакам требует предварительной идентификации по первичным признакам (кристаллическая структура, химический состав). В случае неметаллических включений (первичных фаз) методика достаточно эффективна, поскольку имеет дело с крупными частицами, для которых составлены достаточно подробные атласы по морфологическим признакам. Применение оптической металлографии для идентификации вторичных фаз больше всего ограничено размерным фактором - частицы этих фаз обычно достаточно мелкие. Соответственно этот метод не очень эффективен на ранних этапах формирования вторичных фаз. Только после достаточно интенсивной термообработки или длительной эксплуатации он может зафиксировать уже достаточно крупные (подросшие) частицы. Рисунок 1. Рисунок 1. Фазы, идентифицируемые в стали Ре-(-)Сг-0. С-0. Мп-. МІ—1. Рисунок 1. Рисунок 1. Рисунок 1. Микроструктура стали АШ 6 (0°С/) [5].