РАЗРАБОТКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ПЕРЕСМОТРА СТАНДАРТА ПО МЕТОДУ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОТВЕРДОСТИ

Красников Ю.Д. (51-ТСм), Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени Петра Василенка
Руководитель - д.т.н., профессор кафедры ТСРП Скобло Т.С.

Для оценки микротвердости используется ГОСТ 9450-76, который в полной мере не может удовлетворять требованиям по достоверному определению этой характеристики. Связано это с созданием новых современных материалов с дисперсной структурой.

В зависимости от условий кристаллизации, места отбора проб изменяется размер зерен и уровень однородности состава, совершенства строения. Это может вносить определенные погрешности в оценку показаний микротвердости.

Карбидная фаза исследуемого материала (хромоникелевый чугун) имеет микротвердость в пределах Н-50-830-1570. Для установления влияния степени деформации, близко расположенных отпечатков провели специальный эксперимент (рис.1). По центру зерна нанесли отпечаток при большой нагрузке 1,962Н, а затем вокруг него измерения произвели под нагрузкой 0,49 Н. Это позволило проанализировать влияние степени деформации на показания уровня микротвердости, оценить влияние пористости зерен.

Рисунок 1 - Оценка влияния расстояния между отпечатками на уровень микротвердости. Порядок проведения измерений указан цифрами, где нагрузка соответствует: 1 - 1,962 Н, 2-6 - 0,49 Н

Выполнено исследование влияния расстояния между центрами отпечатков на уровень фиксируемой микротвердости. Установлено, что зоны вблизи отпечатков на цементите состоят из области пониженной микротвердости вследствие уменьшения напряжений после снятия нагрузки Н-50-1419-1452. Протяженность такой зоны составила 1,93 мкм, однако её размер может достигать – до 2,7 мкм. Вслед за зоной разупрочнения следует зона недеформированной фазы с микротвердостью Н-50-1484-1569. Установлено, что при индентировании нагрузками более 1,962 Н под отпечатками выявлено появление трещин и сколов. Основной особенностью индентирования карбидной фазы является необходимость подбора такой нагрузки, которая бы в меньшей степени способствовала появлению дефектов. С этой точки зрения отпечаток наиболее рационально производить при использовании нагрузки 0,49 Н. Измерения необходимо производить на расстоянии полутора диагоналей от боковой грани и угла отпечатка.

Из приведенных данных видно, что на показания микротвердости оказывает влияние наличия дефектов (пора от предыдущего замера микротвердости, сформированная при большой нагрузке), а также неоднородность распределения компонентов (оценено методом микрорентгеноспектрального анализа). При этом максимальные изменения микротвердости достигают 4,4%, что необходимо учитывать при проведении оценки её уровня.

Таблица - Влияние расстояния от края отпечатка 1,962 Н на показатели микротвердости при 0,49 Н

Исследованиями также установлено, что существенные изменения микротвердости карбидной фазы зависят от пластической деформации металла и способа его термической обработки.

Для определения оптимального уровня нагрузки при измерениях микротвердости цементита выполнили специальные исследования. Оценивали уровень микротвердости и стандартное отклонение, изменяя нагрузки в интервале 0,049 Н - 1,962 Н (рис.2).

Рисунок 2 - Средняя микротвердость (а) и стандартное отклонение (б) в цементите (хромоникелевый чугун) при различной нагрузке

Таким образом, при измерении микротвердости цементита нагрузки 0,49 Н является достаточной для получения достоверных данных о свойствах такой фазы.

Аналогичные исследования проведены на других структурных составляющих - феррите и аустените, что должно быть учтено при пересмотре стандарта.