Файл: Филяев А.Т. Исследование износостойкости сталей, упрочненных наклепом.pdf

счетчике соответствовал 80 мм записи на диаграмме. Для определения остаточных напряжений и размера блоков мозаики выбраны интерференционные линии от кристал­ лографических плоскостей (ПО), (211), (220). Интерфе­

вместе с механическими свойствами являются основными

обработки стальной поверхности роликами позволили более подробно изучить (на одних и тех же образцах) взаимосвязь элементов тонкой кристаллической структу­ ры сталей с механическими и физическими свойствами, полученными при разной степени предварительного на­ клепа. Микроскопический и электронноскопический ана­ лизы, а также измерение твердости облегчили решение поставленной задачи. Остаточные напряжения и блочность структуры определялись по методике Г. В. Курдюмова и Л. И. Лысака [101, 102].

Напряжения I рода оценивались по изменению брегговского угла Ѳ, а II — по уширеншо одной из задних интерференционных линий (ß2) или (ß3).

93

Сумма главных остаточных напряжений первого рода равна:

Ѳ — брегговский угол, соответствующий взятым интерфе­ ренционным линиям; ДѲ — изменение брегговского угла за счет остаточных напряжений первого рода, рад.

Расчет остаточных напряжений первого рода сводится к рентгенографическому определению АѲ.

Расстояние L интерференционной линии на диаграмме

т. е. изменение записи на 1 мм соответствует 6,51 кГ/мм2. Междублетное расстояние с поправкой на Каі—а2 дублет для интерференционных линий найдено из выра­

жения

волн кобальтового излучения, соответственно равные 1,78890’

Углы для сталей найдены по формуле Вульфа—Брегга для кубической решетки

зіпѲ= Т 1 (Л2 + * 2 + <М. Об),

94

где п — удшрение интерференционных линий за счет на­ пряжений II рода; т — уширение интерференционных

УРС-50И 160 мм (расстояние от образца до щели счет­ чика); X— длина волны излучения А'а—Со.

Для определения величины напряжении II рода и за­ мера блоков был применен метод аппроксимации. Рас­ пределение интенсивности с некоторым приближением согласуется с теоретическими кривыми функций:

построенными в том же масштабе, что и эксперименталь­ ная кривая. Опытным путем (наложением) было установ­ лено, что распределение интегральной интенсивности / интерференционных линий (ПО), (2 1 1 ), (2 2 0 ) лучше все­

го согласуется с распределением интенсивности по кри­ вой функции Гаусса (39).

Как отмечено выше, уширение интерференционных ли­ ний обусловлено наличием в отражающем объеме микро-

95

искажений решетки и когерентно рассеивающих блоков малых размеров (ПО).

Ширина интерференционных линий была определена путем измерения интегральной интенсивности с помощью планиметра и последующего деления полученной площа­ ди на максимальную интенсивность: B' = S/H.

где В° = В'180 — угловая ширина интерференционных линий, град.

Средняя интегральная ширина интерференционных линий с поправкой на К а _ а дублет функции

во

представлена на рис. 27.

Истинное уширеине линий за счет остаточных напря­ жений II рода и блочиости структуры определено из вы­

= f{tn, п), т, п — уширение линии за счет дисперсности блока и микроскопических напряжений.

9 6

Для теоретической кривой (39)

При аналитическом разделении т и я использована различная угловая зависимость расширения, вызванного дисперсностью и микроискажениями. Этот метод раз­ дельного распределения микроискажений и размеров блоков впервые был предложен Делингером и Кохендорфером [45]

где 1 и 2 — индексы, относящиеся к первой и второй рас­

сматриваемым линиям. Из системы уравнений (45) — (48) найдены значения т и я для соответствующих ин­ терференционных линий.

При определении минимальной плотности дислокаций было сделано допущение, что на поверхности блока име­ ется я дислокаций, в этом случае длина дислокационной линии, приходящейся на один блок, 6 яП/2 , а их плот­

ность, выраженная через размер частиц,

При числе блоков в единице объема, равном 1/Z)3, я определяется или задается равным единице, что соот­ ветствует или отожженному состоянию (минимальная плотность дислокаций), или очень сильно деформирован­ ному состоянию, когда расположение дислокаций ста­ новится почти хаотическим.

Несмотря на то что иаилучшим вариантом для прово­ димых исследований была комбинация данных по интер­ ференционным линиям ( 1 1 0 ), (2 2 0 ), иногда из-за слабой

интегральной интенсивности интерференционной линии (2 2 0 ) необходимо было провести для контроля дополни­

тельные эксперименты по интерференционной линии

(2 1 1).

Подсчитать абсолютное значение остаточных напря­ жений второго рода не представилось возможным из-за большого отношения ß5/ß2, превышающего 1 /А. Поэтому

изменение остаточных напряжений второго рода дано как изменение ушпрения задней интерференционной ли­ нии ß2 или ß3. Следует отметить, что в литературе, как

правило, изменение остаточных напряжении дается как изменение уширения задней интерференционной линии, отвечающей изменению напряжений II рода. Это вызвано еще и тем, что нет данных о величине модулей упругости для отдельных кристаллографических направлений.

Рентгеноструктурпые исследования подтвердили нали­ чие тесной связи между тонкой кристаллической структу­ рой, твердостью и износостойкостью деформированного слоя стали. Данные экспериментов и выведенные на их основе зависимости для исследуемых материалов указы­ вают, что при обкатывании в поверхностном слое растут остаточные напряжения, уменьшается размер блоков и изменяется плотность дефектов кристаллической решетки. Характер изменения макро- и микроискажений решетки аналогичен изменению при объемной деформа­ ции. Поэтому теория о пластическом деформировании металлов приемлема для объяснения явлений, происхо­ дящих в поверхностном слое при обкатывании.

Как было отмечено, для объяснения некоторых про­ цессов, протекающих в металлах и сплавах при обработ­ ке их пластическим деформированием, все чаще исполь­ зуется теория дислокаций. Большой ее успех связан с тем, что понятие дислокации очень широко, оно дает воз­ можность обобщить и объяснить ряд явлений и особен­ ностей, происходящих в металле. Эта теория использова­ на для объяснения механизма упрочнения поверхности наклепом. Она позволила высказать предположения о

9 8