Микроскопические исследования

Микрорельеф поверхности аустенитной стали 18-10. снятый методом реплик после 4 тыс. циклов нагружения на воздухе и кор-розионно-активной среде, подтверждает описанный механизм (рис. 44. 45). Структура стали после коррозионно-усталостных испытаний более дефектонасышена. Различимы деформационные двойники, свидетельствующие о больших энергиях, протекающих

Рис. 44. Микрорельеф поверхности стали 12Х18Н10Т, подвергнутой усталостным испытаниям на воздухе

Рис. 45. Микрорельеф поверхности стали i2X18H10T, подвергнутой усталостным испытаниям в коррозионной среде

Рис. 46. Микрорельеф поверхности титана, подвергнутого усталостным испытаниям на воздухе

и с. 47. Микрорельеф поверхности титана, подвергнутого усталостным испытаниям в коррозионной среде

Стадии изнашивания. Обычно имеют место две стадии изнашивания: 1) приработка поверхностей трения; 2) нормальный (эксплуатационный) износ, когда после приработки вместо исходной шероховатости поверхности, полученной при изготовлении, образуется некоторая новая равновесная шероховатость, которая в дальнейшем существенно не меняется [10]. Другими словами: в процессе изнашивания исходный (технологический) микрорельеф поверхности преобразуется в эксплуатационный с изменением параметров шероховатости, например среднего арифметического отклонения профиля Ra (рис. 8.1, б).

Стадии изнашивания. Обычно имеют место две стадии изнашивания: 1) приработка поверхностей трения; 2) нормальный (эксплуатационный) износ, когда после приработки вместо исходной шероховатости поверхности, полученной при изготовлении, образуется некоторая новая равновесная шероховатость, которая в дальнейшем существенно не меняется [10]. Другими словами: в процессе изнашивания исходный (технологический) микрорельеф поверхности преобразуется в эксплуатационный с изменением параметров шероховатости, например среднего арифметического отклонения профиля Ra (рис. 8.1, б).

Рис. 14. Микрорельеф поверхности:

Следует подчеркнуть, что микрорельеф поверхности представляет собой достаточно сложную картину с различной шероховатостью в направлении обработки и в перпендикулярном к ней направлении (рис. 14).

Рис. 24. Микрорельеф поверхности ударно-абразивного изнашивания

На рис. 82 показан микрорельеф поверхности изнашивания отожженной углеродистой стали. С увеличением содержания углерода в стали, а следовательно, с повышением ее твердости глубина лунок на поверхности изнашивания постепенно уменьшается. Поскольку все исследованные углеродистые стали в отожженном состоянии имеют низкую твердость и достаточно высокую пластичность, отрыв частиц металла с поверхности износа и образование собственно продуктов износа происходят в результате многократной локальной пластической деформации. Последняя сопровождается внедрением зерен абразива в изнашиваемую поверхность, вызывает интенсивный наклеп этой поверхности и отрыв отдельных фрагментов. Одновременно частицы износа образуются в результате среза отдельных объемов поверхностного слоя при оттеснении (сдвиге) металла этого слоя к ранее образованным лункам. Следы пластической деформации поверхности изнашивания хорошо видны при исследовании шлифов под микроскопом.

В России в 30-х годах XIX в. П. П. Аносов применил микроскоп для изучения структуры стали и ее изменения после ковки и термической обработки. За границей первые микроскопические исследования были проведены

Макро- и микроскопические исследования поверхности изломов (фрактография) позволяют, с одной стороны, вскрыть механизм разрушений, с другой, - обосновывать рекомендации по их предупреждению (по выбору материалов, способов и режимов сварки, термической обработки, контролю качества). При анализе изломов сварки, термической обработки, контролю качества. При анализе изломов важно установить параметры очага разрушения (зоны инициирования разрушения), который обычно располагается в наиболее напряженных и охрупченных областях (дефекты различного происхождения, конструктивные концентраторы напряжений) основного металла (ОМ), сварного шва (Ш) и зоны термического влияния (ЗТВ). Очаги разрушения обнаруживаются в местах наибольшего раскрытия кромок в полюсе выпученного разрыва с использованием закономерностей механики разрушения. Поверхность излома имеет определенную ориентацию относительно направления силовых воздействий

Проведенные электронно-микроскопические исследования поаво лили установить, что морфология цементитной фазы оказывает зе-метное влияние на дислокационную субструктуру ферритной и цемеа-титной составляющих композиции.

Реплики для электронномикроскопического изучения покрытий из окиси алюминия и двуокиси циркония приготавливались с тех же мест, откуда снимались рентгенограммы. Использовались двухступенчатые отпечатки; первичный отпечаток выполнялся на специальной пластиковой пленке. При снятии первичного отпечатка мельчайшие частицы исследуемого материала, находившиеся на обратной стороне слоя покрытия и поверхности металла, закреплялись на пленке. Вторичный отпечаток приготавливали методом напыления углерода. Для повышения контраста отпечатка применялось оттенение напылением металлического палладия. Реплики обрабатывались в ацетоне для растворения первичного отпечатка, затем в растворе фтористоводородной кислоты для растворения мельчайших частиц исследуемого материала, закрепившихся на первичном отпечатке. Микроскопические исследования проводились на электронном микроскопе ЕМ1-2 при увеличении

Некоторые особенности жаростойких покрытий, наносимых газопламенным способом. Свирский Л. Д., Пирогов Ю. А. В сб.: Температуроустой-чивые защитные покрытия. Изд-во «Наука», Ленингр. отд., Л., 1968, 239—246. Выполнен термодинамический расчет возможности протекания химических реакций и образования химических соединений в промежуточном слое по контакту металлическая подложка—покрытие для покрытий из окислов алюминия, циркония, титана, хрома. Показана невозможность протекания упомянутых реакций в момент формирования покрытия. Результаты термодинамического подсчета подтверждены рентгенографическим и электронно-микроскопическим исследованиями пограничных слоев между металлом и покровом. Выяснено, что связь газопламенных покрытий с металлической подложкой, по-видимому, носит чисто механический характер. Электронно-микроскопические исследования сколов покрытий позволили наблюдать дислокационные картины, свидетельствующие о наличии и весьма сложном характере распределения напряжений в слое покрытия. Библ. — 3 назв., рис. — 4, табл. — 1.

Микроскопические исследования поперечных шлифов, вырезанных в зоне усталостного разрушения, обнаружили большое количество трещин, перпендикулярных границе покрытия с основным металлом. Обычно трещины проходят через частицу и останавливаются у границы, разделяющей частицы. Эта особенность характерна как для хрупких покрытий, так и для пластичных.

Микроскопические исследования покрытий проводятся на травленых и нетравленых шлифах. Анализ нетравленых шлифов позволяет выявить слоистость покрытия, наличие пор, окислов. При изучении некоторых покрытий, например самофлюсующихся, травлением можно дифференцировать структурные составляющие покрытия, т. е. провести фазовый анализ [251], оценить размер и состав диффузионной зоны. Из-за различий в химической активности материалов покрытий и основы необходимо использовать нескольких травителей, так как одним травителем обычно нельзя качественно выявить структуру одновременно и покрытия и основного металла. Металлографические реактивы, которые применяются для выявления структуры основного металла, а также для некоторых видов покрытия, представлены в книге [252].

Ионное утонение дает возможность провести электронно-микроскопические исследования тугоплавких материалов, полученных методом порошковой металлургии (AlN; TiC; SiC; Si3N4) [257], пористых керамик и материалов, содержащих фазы с различными химическими свойствами [253]. В работе [251] описаны результаты изучения, дислокационной структуры плазменных покрытий из окиси алюминия.

Микроскопические исследования можно проводить сразу после нанесения глицеринового слоя или после определенного времени воздействия и промывки теплой водой.

Методы поверхностного травления имеют ряд преимуществ по сравнению с глубоким травлением. Применяемые для поверхностного травления реактивы позволяют лучше выявлять отдельные детали структуры и проводить последующие микроскопические исследования, поскольку поверхность шлифа имеет небольшую шероховатость. Естественно, подготовка шлифа для поверхностного травления должна проводиться тщательнее. Во многих случаях применяют тонкое шлифование образцов, особенно если при обзорном исследовании стремятся оценить распределение зерен по размерам, направление роста или другие параметры структуры. Различные травители, применяемые для макроскопических -исследований, пригодны и для микроскопических исследований.

Фигуры деформации, которые распространяются на большие области, можно изучать с помощью макроскопических методов. Для выявления выделений, занимающих малые участки, требуются микроскопические исследования. Для этой цели было разработано несколько травителей.