Современные представления о микроструктуре сплавов с ультрамелкозернистой структурой

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Порядок выполнения работы и требования к отчету

1. Изучить методическое руководство к работе.

2 Получить коллекцию микрошлифов.

3. Получить с помощью оптического микроскопа изображение микроструктуры армко-железа (чистого железа):

4. Определить величину зерна (мкм) в ручном режиме с использованием метода секущих.

5. Определить величину зерна (мкм) в ручном режиме с использованием программного продукта Thixomet PRO

6. Определить величину зерна (мкм) с использованием радиальных окружностей посредством программного продукта Thixomet PRO.

7. Определить величину зерна в автоматическом режиме с использованием программного продукта Thixomet PRO в соответствии с ГОСТ 21073. 2 -75.

8. Определить величину зерна с использованием стандартных шкал

9. Сравнить полученные результаты исследования

10. Распечатать и заполнить отчет о проделанной работе.

В отчете привести цель работы, фотографии микроструктур и их характеристики – количественный анализ величины зерна с использованием различных способов, сопоставить результаты анализа, сделать выводы по работе.

10. Получить изображение микроструктуры при помощи микроскопа.

11. Занести полученные изображения в анализатор Thixomet PRO.

12. Произвести количественный анализ соотношение перлита и феррита.

13. Сравнить полученные результаты.

14. Распечатать и заполнить отчет о проделанной работе.

15. Произведите оценку с использованием эталонных шкал. Сравнить полученные результаты

16. Сделать выводы.

В отчете привести цель работы, фотографии микроструктур и их характеристики – количественное соотношение перлита и феррита, сделать выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Методы определения величины зерна.

2. Какими характеристиками оценивают величину зерна?

3. Какое влияние величина зерна оказывает на свойства сплавов?

4. При каком увеличении выполняется метод визуального сравнения?

5. Какие изменения необходимо внести в выполнение метода подсчета зерна, если материал имеет мелкозернистую структуру при использовании эталлоных шкал?

6. Сколько зерен должно быть видно в окуляре при использовании метода подсчета границ зерен?

«Количественный анализ микроструктуры сталей

и сплавов с ультрамелкозернистой структурой»

Цель работы: определение количественных характеристик ультрамелкозернистой микроструктуры, формирующейся в процессе больших пластических деформаций конструкционной стали и установление их влияния на механическими свойствами.

Ультрамелкозернистыми (УМЗ) (или наноструктурированными) принято называть материалы с размером зерна менее 1000 нм, а нанокристаллическими (или наноматериалами) – до 100 нм. Значительный интерес к последним обусловлен тем, что их конструкционные и функциональные свойства отличаются от свойств крупнозернистых аналогов [12, 13].

На сегодняшний день существует множество методов получения таких структур: интенсивная пластическая деформация кручением под высоким давлением (КВД), равноканального углового прессования (РКУП), РКУП-конформ [15, 16], равноканальная угловая протяжка (РКУ-протяжка) [14-15], динамическое РКУП, всесторонняя ковка, винтовая экструзия (ВЭ), пакетная гидроэкструзия и т.д. Как известно, формирующаяся в процессе больших деформации микроструктура полностью контролирует механическое поведение материала и определяет весь комплекс механических свойств полученного полуфабриката [12, 13]. Особенно важно знать количественные параметры структурных элементов. Основными элементами структуры, размеры которых изменяются в процессе указанных выше обработках, являются деформационные полосы и фрагменты в феррите, пластины феррита и цементита в перлите [14].

Однако, количественно описать УМЗ структуру довольно сложно, что связано с малым размером структурных элементов и, как следствие, необходимостью использования растровой и просвечивающей электронной микроскопии (РЭМ и ПЭМ, соответственно), дающих большие увеличения. Для получения достоверной количественной информации о микроструктуре таких объектов необходим полный охват всей площади поверхности исследуемого образца, однако съемка всей поверхности исследуемого объекта представляет собой длительную и трудоемкую операцию. При этом результаты ПЭМ и РЭМ носят локальный характер. Кроме того при оценке гетерогенной УМЗ структуры углеродистой стали могут возникнуть трудности, связанные с присутствием помимо феррита второй структурной составляющей – перлита. Следует отметить, что специализированных методик для проведения статистической количественной оценки УМЗ структуры нет.

Очень мощным инструментом в этом отношении выступает программа Thixomet PRO, которая позволяет повысить качество обрабатываемых изображений, провести склеивание смежных полей зрения (изготовление панорамы), произвести распознавание сложных металлургических структур и их количественное описание. В связи с этим в условиях ФГБОУ ВПО «МГТУ» была разработана методика проведения количественного анализа УМЗ структуры феррито-перлитной стали, отличительной особенностью которой является адаптация РЭМ изображений для использования программного продукта Thixomet Pro, предназначенного для обработки световых изображений структуры, а также обеспечение статистической достоверности количественной информации о структуре за счет достаточного объема выборки и соответствующих параметров распределения. Методика проведения анализа описан ниже

Дата добавления: 2014-11-16