Глазов В.М., Вигдорович В.Н. Микротвердость металлов

Подождите немного. Документ загружается.

Б сплавах меди с 3,б0Б

7г

после

двадцатичасовор]

вь|дерх{ки

при

температурах 650 и

625'превь|1шение

микротвердости

с-кри_

сталлов над

равновеснь1ми

после

пятисотчасовой

вьтдерх{ки

со-

ставляет

соотвефственно 26 и

к[|мм2.

|!осле определения начальньтх

точек

дальней:пий отх<иг

про-

водили по

частя1!''

проме>кутках

ме}кду которь{ми

пр0изводили

закалку и

измеря/|и

микротвердость.

Фбразць1

вь|дерх(ивал|т

пр|4

9[0 :

ц+0цз [г

500

}-воо

к''

сао

ч)

\*[

ь!-

д|

$;;

{(

€

2,'

а0

1,5

!0.0 12,5т[

(йсржапас"'11вес

)

Рис.

66. Растворимость

титана

ме_

Рис. 67. Растворимость

циркония

ди

при

ра3личных

температурах (о)

меди при

ра3личных

темпе.ратурах

и соогветствующие

и3отермы

микро_

(с)

соответствующие изотермы

твердости

пр!{

ра3личной

проАол:ки-

микротвердости при

ра3личной

!тли_

тельности

гомогени3ирующего

от'(,{- тельности гомогенизирующего

от)к{_

га

(б)

га

(б1

ука3аннь1х

температурах

два

раза

по

вас.,

затем

четьтре

раза

по 40

час.

й,

наконец,

раз

по

час. 1аким

образом' в

о6щеЁг

сло}кности

бьтли

исследованьт

вь]дер>кки

до

600 час.

Ре3ультать!

исследований

приведень1 на

рис.

68,

а,

б' Ёесмотря н6

столь

длительнь!е

вь|дерх(ки'

все

х{е не

удалось

полностью

устранить

влияние

частиц'

гетерогени3ирующих

зерна

твердого

раствора'

на

'1х

микротвердость

при

температурах

700 и

600'

для

сплава

меди

титаном.

Бо всех остальнь|х

случаях

микротвердость

кристаллов

твер-

дого

раствора

титана

в меди

циркония

меди п|о,сле

длитель*

сц

цв $

2'ц

3'2 402Р

соаер7санце.

|0ес,

ной

гомогенизации

стала

равной

микротвердости

твердого

рас-

твоца-

сплава'

предельно

,насьтщенног0

при

данпой

тейпературе.

0бработка

полученнь1х

эксп,ериментальнь:х

даннь1х

б*ла

за.

труднена

вследствие

отсутствия

общего

критерия

степени

мик-

рогетерогенности

двух

рассматриваемь|х

системах'

что не

по3_

воляло

вести

исследование

на

образшах

соответственнь|х

ис_

хоА4ьлх

состояниях.

Фднако,

исходя

и3

учета

химической

анало-

т||'1

т\],тана

циркония,

\мо>кно

предполо)кить'

что

одинаковь|е

}т1икроеетероеенц3ацця

крцсталлов

твер0о}ео

растворо

в сп]1авах

179

200

160

240

320

400

7в0

5ф

8релоя оп:пааа,

тас

28о

220

275

225

2ш

275

250

260

225

Рис.

68.

(инетические

хривые

процесса

перехода

кристаллов

твердого

раст_

вораспла.вов"';т:ун;#н:,тат",;:ъ::"""".сос|о!ние:

условия

приготовления

и'обработки

сплавов

меди

титаном

меди

с-цирконием

приводили

к тому'

что

их

исходнь|е

состояния

6ьтлп

6лътзки

к соответственнь1м.

€ледует

отметить'

что

точность

определения

момента

начала

конца

перехода

твердого

раствора

из

ква3игомогенного

ис-

тинно

гомогенное

состояние

бь:ла в

пределах

час.

(

этому

на-

до

добавить'

что

по величине

микротвердости

нель3я

абсолютно

точно

установить

момент

завер!пения

этого

пРо:десса\

так

как

микротвердость

достигает

3начения''

соответствующего

микро-

твердости

кристаллов

нась|щенного

при

данной

температуре

раствора'

прех(де'-.чем

исчезнут

последние

гетерогенизирующие

его

частицьт

второй

фазьт.

\2*

!30

п0

,55

||0

,25

п0

'55

80 160

2ф 320 400

4в0

|80

!т1шкротвер0ость

металлов

как

лето0

фшзшко-хшманескоео

аналц3о

Ёа

основании

излох(енного

вь|полненное

исследование сле-

дует

рассматривать

как прибли}кенную

оценку

вл|1яну1я

темпе-

ратурь|

времени вь|дер)л{ки

при

данной

температуре на

устой_

чивость

микрогетерогенности'

обра3овав]'шейся

описаннь1х

ус-

ловиях. 1ем

не

менее'

такая

оценка'

безусловно'

поле3на'

так

как и3учение поведения

микрогетерогенизированнь|х

кристаллов

твердого

раствора

двухфазнь:х

'сплавов'

вообще

говоря'

затруд-

нено.

5. Ф ;||РйРФАв микРогвтвРогвнности

1щательньте

микроскопические исследования

строения

кри-

сталлов твердого

раствора

двухфазнь:х

сплавах

ряда

систем

по3волили авторам €де,1ать

некоторь|е

заключения о природе

микрогетерогенности

[208].

||ри микроскопическом исследовании

электропол!|рованнь1х

образшов и3

двухФазнь1х

сплавов алюминия с медью и

ал1оми-

ния

кремнием нам

да)ке

при

3начительнь]х

увеличениях

(х1000)

в прямом отра}кенном свете не

удавалось

наблюдать

микрогетерогенности в кристаллах'твердого

раствора.

3ерна

твердого

раствора

вь|глядят при этом гомогенньтми.

Фднако

рассмотрение

этих

>ке образшов в темном поле мик-

роскопа

(см.

главу первую'

п.

2) позволило

гтаблюдать интерес-

ньпй

эффект,

которь:й 3аключался в

том'

что

по всему полю

зер-

на''вь!глядевшему

черньтм'

бь:ли

довольно

равномерно рассеяны

светящиеся точки' количество

которь|х нес!(олько возрастало

ъблизи

границ 3ерна. Б то >ке время при

микроскопическом ана-

ли3е в темном п,оле'

пров,еденном на образшах' подвергав1пихся

длительной

гомогенизации'

приводящей к

уничто)|{ению

микро-

гетерогенности'

ука3анного

эффекта

не наблгодалось.

||ри исследовании в темном поле

микроскопа поверхность

образша всесторонне освещается

косьтми

лучами'

падающит!1и

под очень небольтпим

углом,

что по3воляет

правильнее

переда-

вать

окраску

форму

поверхности.

|1ри этом в объектив попа-

дает

ли|'пь небольтшая" часть отрах{еннь|х

рассеяннь;х

луней.

Б связи

с этим

наблюдавт'шийся

нами в темном

поле микро-

скопа

эффект

мо}кно

расценить

как

своеобразнь:й

эффект

1ин-

даля'

Ёа основании

этого, а

такх{е в

связи

и3ло)ке}!ньтми

в пре-

дь|дущнх

пунктах

фактами

явление

микрогетерогени3ации мо-

х<ет бьтть

объяснено

как коллоидное

состояние твердого

рас-

твора.

/{о>кно

считать'

что гетерогени3ированнь1е

зер1'а

первичнь|х

кристаллов

твердого

раствора

представляют собой

коллоиднь:й

раствор.

(ак

во

всякой

коллоидной

системе' в

данном

случае

имеются

две

фазь:

(их

моп<ет

бь:ть

и больтпе):

гетерогенЁ8{,

€и-

йслкроеетероеенц3ацця крцсталлов твер0оео

раствора,

сплавах

181

стема

состоит

из

дисперсионной

средь1

(тверль:й

раствор)

]т

дисперсной

фазь:

(настит{ьт

второй

фазьт, распределеннь1е

в кри-

сталлах твердого

раствора).

Беличина

частиц

Аисперсной

фазьт,

распределенной

по всему объему

зерна

твердого

раствора'

очень

]!'ала' что

щиводит

к сильному

во3растанию поверхности

ра3де'

ла мех{ду

дисперсионной

средой

дисперсной

фазой.

йменно

это

количественное

и3менение

величинь!

внутренней

поверхности

и приводит

к появлению

системьт

новь1х

качеств'

которь1е

о|1ре-

деляют

ее

принадле)кность

к коллоиднь1м

системам.

.[!ва

различнь]х

по

природе механизма

образования микро1

гетерогенности' о которь|х

речь

1пла

вь!1ше' с этих позиций мо>к-

но

оценивать

как

дисперсионную

(вследствие

дендритной

кри-

с|аллизации) и конденсационную

(вследствие

вьтделения

суб-

микроскопических частичек второй

фазьт

твердом состоянии)

схе}1у образования

коллоидного

раствора

в 3ернах

твердого

рас-

твора

двухфазнь:х

сплавов.

|!рининой образования коллоидного

раствора

по

дисперсион-

ной схеме

является

дендритный

характер

роста

первичньтх кри-

сталйов

твердого

раствора.

!,ендритная

кристаллизация

приво.

дит

тому'

что

участки

еще

незакристалли3овав|'шегося

распла-

ва ока3ь1ваются 3ахваченнь|ми

и окру>кеннь|ми

со всех сторон

ветвями

растущего

дендрита.

Булуни

еще

х(идкими и в

то }ке

время отрезаннь|ми от

основной массьт

расплава'

эти

частички

металлической

>кидкости кристалли3уются

самостоятельно.

|1ртт

кристалли3ации

состав этих частичек

}кидкости меняется'

вплоть

до

эвтектического,

после

него образуются частиць|

второй

фазьт.

Фчевидно,

расплав

в соответствии

с характером

взаимодействия

компо!1ентов мо}кет

в конечном

итоге стать и перитектического

состава' что

так}1(е' в

конце концов' приведет к появлению

частиц

второй

фазьт.

Раздробление

расплава

ветвями

дендрита

при кри-

сталлизации

приводит к образованию

частиц

разлинной

величи-

нь:.

|]оэтому коллоидньтй

раствор,

образовав:'пийся

по

этой схеме'

мо)кно'

считать полидисперсоиднь1м.

|,1сследование

микротвердости

по зерну твердого

раствора'

представляющего собоЁ

коллоиднь|й

раствор,

образованнь:й по

конденсационной схеме;

по3воляет

сделать

вь1вод о том' что ча-

стички

второй

фазьт

этом

случае

вь|деляю1'ся и образуются

одновременно

по

всему

объему

3ерна твердого

раствора.

14сходя

и3

несколько

упрощенной

модели

процесса' мо)кно предполо-

х{ить' что

частиць:

второй

фазр:

обра3уются в местах

сгущения

атомов

второго

компонента

(местгтьте

флуктуашии

состава)

од-

новременно

по всему

объему

растут

постоянной

линейной

скоростью.

Размер частиц

этом случае

вследствие

одинаковь1х

условий

во3никновения п

роста

булет

приблизительно

одинако-

вьтм.

(ледовательно'

коллоиднь|й

раствор,

образовавтшийся

по

конденсационной схеме!

мо)к!{о считать монодисперсоиднь|м.

182

!|1акротвер0ость

.!..еталлов

как

11етоа

фшзшко-хшлшлескоео

анал1!3а

!'?::11"*,-'му,

наиболь1|]ие

отклонения

от

сделанного

допущения

о}дут

наблюдаться

в6лизи

-границ

зерен

твердого

раствора,

где

материал

характери3уется

больтшим

числом

вакансий

й повьт_

|шенньтм

3начениеп1

изобарно_и3отермного

потенциала'

что

спо_

собствует

преимущественному

обра!ованию

частиц

второй

фазьт.

Фстается

рассмотреть

вопрос

о прининах

устойнивости

воз-

у]о>кном

механизме

исчезновения

микрогетерогенности

период

г1роведения

длительньтх

отх(игов.

|(ак

следу_ет

из

графиков'

приведенньтх

на

рис.

6&, а,

б,

(см.

га-к)|{е

рис.

на

стр. 166),

зависимости

микротвердости

от

време!!и

вь1дерх(ки

при

различнь|х

температурах

имеют

строго

Рис.

69.

Фбщая

форма

зав9симости

вл1',я!1ия

дл|ттельности

гомогенизирующего

изотермиче_

ского отжига

па

микротверлость

тверло!о

ра_

ств0ра

лвухфазных

сплавов

при

их

перех6де

из

ква3игомо.""""1%.#"";у,""'

гомогенное

3акономерньтй

вид.

3ти^зависимости

подходят

под

общую

схему,

приведенную

на

рис.

69.

14з

этой

схемьт

следует'

что

устойчй_

вость

коллоидного

раствора

пРи

данной

температуре

мойно

оце-

нить

помощью

двух

величин'

из

которьтх

однй_соответствует

периоду

времени

(мьт

назвали

его

агре!ативньгм

"""'|_-',

те-

чение

кото.рого

микротвердость

остается

практичесйи''

неизмен-

ной,

другая- соответствует

периоду

!1штенсивного

паде]{ия

мик-

ротвердости

(мь:

на3вали

его

кинетическим

"*"-;

-БйлБ',

до

равновеснь1х

значений

микротвердости.

|1о_виАимому'

в период

агрегативной

устойнив0сти

происхо-

дит

релаксация

внутренних

напря)кений

1 слоях,

окру"1'ющих

::':]11у:1тч:^!з:"

являющихся

следствием

разности

удель-

ньтх

ооъемов

сосуществующих

фаз.

этот..ж_е

периол

растворя_

ются

наименее

устойчивьте

частицьт

второй

фазь:'

."'е!''.","."_

рующие

зерно твердого

раствора.

!|1шкроеетероеенцвацця крцеталлов

твер0оео

раствора

вплавах

183

период

кинетической

устойнивости

вследствие

диффузион-

ньтх

процессов

растворяются

частиць1 второ{1

фазь:

исче3ает

граница

ра3дела фаз

внутри кристалла

твердого

раствора.

}ни-

гьтвая' что процесс

пчрехода ква3игомогеннь1х

щристаллов-твер-

дого

раствора

и,стинно

гомогенное

.состоя}1ие

вероятнее всего

протекает

диффузионнь]м

путем'

мо)кно

цроизвести

сравнитель-

ную

оценку

этого

процесса

для двух

указаннь1х

систем'

исполь-

зуя

приемь!' и3вестчь1е

из

химической

кине'гики

[200]

и теори|{

диффузии

[201].

рассматриваемом

случае скорость

лиффузии

мо)кно оце-

нить

обратной

величиной

!к,,'.

Ёа

рис.

представлена зависимость

логарифма

обратной

8еличинь|

периода кинетической

устойнивости

от обратного зна-

Рис. 70. 3ависимость

лога-

рифма

обратной

величиньт

периода кинетической

ус-

] }

тойчивости

коллоидных

ра_

_.1.*

створов

€цз1! и €цз7г

'ь

кристаллах о-твердого

раст-

вора

,от

обратной величинь|

абсо,л|:отной

температуРы:

-сц_1|;

^_€у_7г

0'8!]

ц9'

ц93

103/т"||

чения температурьт

по абсолютной

шкале.

(ак

следует и3 гра-

фика, указанная

зависимость

хоро1по опись|вается

уравнением

:19{сопз1,

€кин

Рт

где

^с

-энергия

активации

процесса

перехода

ква3игомо-

генньтх кристаллов

твердого

раствора

в истинно

гомогенн'ое

состояние;

_температура;

-универсальная

га3овая

постоянная.

йз

определения тангенса

угла

наклона

3ависимости

,(г)'

представленной

в координатах

'.;}_#'

величина

{кин

энергии активации

перехода

ква3игомогенньтх кристаллов твер-

дого

раствора

лвухфазнь1х

сплавов бинарньтх систем меди

титаноп!

цирконием

и'стинно гомогенное

состояние состав-

ляет

соответственно

-140500

-261300

кал|е-атом'

Р1нтересно

сопоставить эти величинь1

энергией активации

при

диффузии

титана и

циркония

в медь' а так}1(е с

теплотами

ц$

{кпн

растворения

указаннь1х

элементов

в меди.

Фднако

данпьте

по

диффузии

титана и

циркония

меди

в литературе

отсутствуют.

1ем

не менее' мо)кно

отметить'

что

полученнь1е

величиньт

в- 2-

раза

превь11шают

обь:чно

получаемь1е

значения

для

энергии

акти_вации

при

диффу3ии.одного металла

другом.

9то

касается

теплот

растворения

титат1а

циркония

в меди'

то их

мох(но

оценить

математической

обработкой

температур_

ной зависимости

растворимости

этих

элементов

в меди

по-

мощью

уравнения

',';т:

.?^-";:::5?,а

|202]'

Рт

где #

атомная

концентрация

растворенного

компоне1{та5

-@-

молекулярная

тейлота

растворения.

,(ля

этой

цели

бь:ли обработаньт

даннь|е

по

растворимости

титана

циркония

меди'

полученнь|е

работах

[83

и 203].

Ёа

1вс

йшкротвер0ость

металлов

как

лето0

фшзшкю-хаманескоео

аналцФ

\ф.

_/.5' :

ц8

|'0

р'

тФ/т'п

рпс,

7'| представлена

зависимость

трации

растворенного

элемента

от

ратурь|.

Фпределеннь|е

отсюда

теплотьт

1\ия

меди

составляют

_7430

кал|е-атом.

€равнивая

величиньт

энергий активации

перехода

кристал-

лов

твердого

раствора

титана

в меди

циркония

в меди и3 кол-

лоидного

в истинно

гомогенное

состояние

величинами теплот

раствор_е-ния

этих

элементов

в меди

в твердом

состоянии

(табл.

33),

легко

видеть определенную

корреляшию

ука3анных

величин в ка>кдой

из

рассматриваемь1х

систем.

€

известньтм

приблих<ением

(быть

мох(ет'

в пределах

иссле_

дова!1ия

двойньтх

сплавов

любого

элемента

с элементами'

при-

надлех{ащими

одной

подгруппе

периодинеско:?

системь|

|0х

+!,0

+ц$

-ц5

-1,0

Рис. 71.

|1редставление

кривых

ограниненной

ра-

етворимости

титана

циркониявмедивтвер_

дом

состоянии

(см.

рис.

69)

полулогариф-

мических

координатах

для

определения

теплот

растворения

титана в

медиициркониявмеди:

Ф_€ш--11;

А-ёо_7г

логарифма

атомной

концен-

обратной

абсол:отной

темпе_

растворения

титана и

цирко_

соответственно

-4200

1,6

йшкроеетеро2енц3ац1]я

крцсталлов

твер0оео

раствора

в сплавах

185

т АБ

лицА

€опоспавленце

перло0шна'4шчес кцх

хоракперц

с/пцк

сцсптём

€ц

2г

АЁт;

9тл

6Ё2г

02г

*! !'

Р |и"'"р".'| Ё

! |температур! Р

щЁ|'с[*

<3116$

€ц

_1!

(у-7г

в00-в501

0,57

Б..

и. &1енделеева)

мо>кно

считать

правильнь1м

следующее

со-

отно1пение

рассматриваемь1х

величин:

сопзЁ

АР,

Ф,

цлу1

АЁ''

^Ё.

т=1?-€Ф|15{'

т.

е. отно1|1ение

энергит1'

акт|твацу|и

перехода

ква3игомогеннь|х

кристаллов

твердого

раствора

в истинно

гомогенное

состояние

теплоте

растворения

есть величина

постоянная.

|,)ерейдем

рассмотрению

механизма

протекания

исследо_

ванного

процесса.

Бполне

очевидно'

что

диспергированньте

частички

второй

фазь:,

гетерогенизирующие

кристалльт

твердого

раствора

двух-

фазньтх

сплавов'

неодинаков{:

по

своей

величине.

.[|:обая

дис_

персность

включений

характеризуется

кривой

распределения.

Различие

ра3меров

частиц

связано

различнь]м

механизмом

их

ооразова\1ия'

так}ке-со

статистическим

характером

откло_

нений

их

ра3меров

{ля

каждой из

!вух

групп

наётиц,

образо"ан_

ных

двумя

путями'

связи

с этим

устойнивость

одних

частиц

бу-

дет

больше'

чем

других.

|1омимо этого'

устойнивость

частиц

второй

фазьт,

образов'ав-

шихся

процессе

Аендрц1ц6;

кристаллизации'

булет

_больтпе,

вем

устойнивость

частиц'

образовавгпихся

в пРо1{ессе

распада

твердого

раствора'

так

как'

очевидно'

в последнем

случае

про_.

цессы

лиффузии

в прилегающих

к частичке

второй

фаЁьт

унаст-

ках

булут облегчень:.

Различие

мелкодисперснь[х

включений

второй

фазьт

по вели-

чине имеет

ре11]ающее

3начение

и является

<<двих<ушей

силой>

процесса

роста

бо,тее

крупг1ь1х

из

них

за

счет

растворяющихся

186

}т/|икротвер0ость

.т\4еталлов

как мето0

фнзико-хамшиескоео

('на7ц3а

более мелких.

14звестно,

что

растворимость

взаимодействующих

компонентов зависит от в|еличиньт

включ,е|"|ий

.диспергированной

второй

фазьт

[204-207].

9ем

больтше

диспе|рсность

щристалли_

ков

гетерогени3ирующей

фазьт,

тем

бо.пь:пе

пересь|ще,нно,сть

окру}кающего

его твердого

раств0ра.

связи

этим

мо>кно

полагать'

что из-за

присутствия

частиц

разной

величинь1

кристалле

твердого

раствора

со3дается

хи_

мическая неоднородность'

это пр_иводит

к образованию

флук-

туаший

концентрации

в6лизи,поверхности

дисперсной

фазьт.

Бследствие

этого при повьт1пеннь1х

температурах

происходит

самопроизвольнь:й

нескомпет{сированнь:й

диффузионнь:й

пере-

нос

атомов' направленньтй

на

вь|равт.1ивание

химического

состава

кристалле твердого

раствора.

||ри

этом

участки'

находящиеся

в непосредственной

близости

к более

мелким

частицам'

обед-

няются

вторь]м

компонентом

и становятся

ненась]щенньтми

(ис-

ходя и3

учета

влияния

размера

частиц

на

растворимость),

участки

в6лизи

более

крупнь]х

частиц

пересьтщаются.

Фбеднение

участков'

окру}кающих

мелкие

частицьт'

приводит

растворе-

нию

их'

результате

чего

окру}кающий

слой

твердого

раствора

приобретает

предельную

концентрацию'

характерную

для

дан_

ного

ра3мера

частиць1

данной

температурьт.

€

другой

стороньт,

пересь1щение

слоя' окрух(ающего

более

крупнь|е

частиць1'

при-.

водит

росту

этих частиц'

результате

чего

этот слой

обед-

няется

вторь1м

компонентом

и. так)ке

приобретает

концентрацию'

характерную

для

данного

размера

частиць1

данной

темпера_

турь1.

3та ' концентрация

меньше'

чем концентрация

слоев'

окру)кающих

более

мелкие

частиць!'

поэтому

кристалл

твердого

раствора

становится

опять

химически

неоднородньтм.

€ледова-

тельно'

в кристаллах

твердого

раствора'

гетерогенизированнь1х

субмикроскопическими

частичками

второй

фазь:,

протекают

два

процесса:

вь|равнивание

химической

неоднородцости

за

счет

лиффузии

и со3дание

этой неоднородности

вследствие

ра3лич_

ной

растворимости

второго

компонента

в слоях'

окрух(ающих

1|астицьт

разной

величиньт.

Фба

эти пРоцесса

приводят

растворению

более

мелких ча-

ст|{ц и

росту

более крупнь]х.

1аким

образом,

процесс

перехода

квазигомогеннь1х

кристаллов

твердого

раствора

истинно

гомо-

генное состояние

совер1пается

путем

диффузионного

перераспре_

деления

атомов

второго

компонента

через

процессь|

растворения

]

оса>кдения.

Фписанньтй

пРоцесс

является

термодинамически

самопроиз-

вольньтм' так как

протекает

умень|'шением

3апаса

поверхност-

ной

энергии

системь1'

ре3ультате

чепо система

переходит

со-

стояние'

характеризуемое

более

низким

значением

изобарно.

-и3отермного потенциала.

]у1цкроеетероеенц3ацця

крцсталлов

твер0оео

раствора

сплавах

187

14сследование'кинетики

описанного

пРоцесса

вскрь|тая

связь

мех{ду

энергией

актт4ваци|1

его

теплотой

растворения

подтверйдает

тот

факт,

нто

он

идет

через

растворение

атомов

второго

компонента

одних

участках

кристалла

осах(де}{ие

и.х

на

крупнь|х

включениях

второй

фазьт.'

||оскольку

-ойсаннь:й

:Р^?ц:т

носит

лиффузионньтй

характер,

то

оневидйо,

что.он

мо_

л(ет

протекать

интенсивно

по

достих<ёнии

сис"ейой

определен_

ной

температурь]'

причем

нача}о'

""{.""","'го

течения

йропесса

наступает

после

определенного

латентного

периода'

д',,ом

случае-х^арактери3уемого

величиной

?'"р

срис.

вь|.'

|1ри

этом

чем

вь|1пе

температура'

тем

мень1ше

латентньлй

пе_

риод

тем

интенсивнее

пРоцесс

йёрехода

квазигомогеннь|х

кри-

сталлов

твердого

раствора

в истинно

гомогенное

"'"''"""*

1!1:._в3

в{).

|(роме

того'

сравнительно

маль|е

изменения

тем-

пературь|

очень

сильно

влияют

на

скорость

процесса'

что

так)ке

подтверх{дает

его

диффузионньтй

характер.

заключение

следует

ск_азать'

я'о

рассмотренньте

этой

главе

вопрось|

механи3ма

образования

устой'нивости

микро_

гетерогенности,

позволившие

вскрь|ть

'р"Ёоду

,'-*'

",'-"й",

представляют

интерес.не

только

йри

исг!оЁьзо|ании

метода

мик-

ротвердости

целях

физико-химического

аналпза'

"о

''*'*е

при

установлении

рех(имов

кристалли3

ацу\п

фмооораоотки

металлических

(особенно

жаропротньтх)

сплавов.!

_г

со3давая

в основе

сплава

устойнивую

микрогетерогенность'

мох(но

добиться повь1п]ения

йаропронвости

за

снет^блокирую_

"ч:1"-

*: : :]:.1

:у- 9 у

о с к

о п и

е Ё к"

{ ,

'.'

',,

е ; ;.

;;

; ;

ф?!

",,

. ,

сооствующих

закреплению

дислокаций.

следует

отметить

так}ке'

что

исследования

степени

микроге-

терогенизации

кристаллов

твердого

раствор'

л"у!фй!*]]*

.,''-

вов

при

-ра3личнь|х

скоростях

-охла>кдени"'"

'.фд

й|йЁ.''''-

зац[м

могут

пролить

свет

на

еще

нере1пеннь{е

вопроЁьт,,

"р'йлБ_

ме

горячеломкости

сплавов'

поскольку

микрогетерогенность

свя3ана

со

степенью

разветвленности

дендрито;, которая

ока_

зь1вает

ре1пающее

влияние1на

положение

л\4нии

начала

линей.

ной

усаАки.

глАвА

восьмАя

исслвдовАнив

микРотввРдости

отдвльнь|х

ФА3

и стРуктуРнь1х

состАвляющих

мвтАлличвских

сплАвов

настоящее

время

наметились

следующие на'правле1|ия

применения метода микротвердости

для

изучения отдельнь[х

структурных составляющих

металлических

сплавов:

14лентиф|1ка'ция

от,дельнь1х

фаз

структурнь1х составляю-

щих

оплавов.

]!1етод микротвердости

является

прекраснь|м

до-

полнением к

ра[!ее

и3вестнь|м

металлографинеским

приемам

раопо3навания

элементов

структуры

спл'авов

путем

приме}{ения

разлиннь1х

травителей

и особьтх

условий

о'свещения

объекта.

Азунение свойств

отдельнь!х

структурнь|х составляющих

0плавов'

которь1е

по

|каким-либо

,прининам

не

могут бь|ть полу-

нень:

(или

это

связано

непроизводительнь|ми

3атратами вре_

мени

и труда) в

достаточно'больпдом

количестве.

Фсобое 3наче-

ние имеют исследования

природь:

свойств

слох(нь!х

соедине_

ний, встренающихся

многокомпонентнь1х

0плавах.

3. 14сследование

роли

и характера

участия

отдельнь|х

струк-

турнь1х

составляющих

сплава

при

нагреве'

о,хлах(дении, от)киге'

деформации

других

процесеах'

0бусловленньтх

воздействием

вне1шних

факторов

и приводящих

и3менениям в

состоя!!ии и

структуре

оплавов.

1. пРимвнвнив

мвтодА микРотввРдости

и3учвнию

стРуктуРнь1х

состАвляющих

цввтнь|х

сплАвов

йсследованию

микротвердости

отдельнь|х

фаз

и структур.

нь1х

составляющих

цветнь|х

оплавов

бь:л

по'священ

ряд работ.

м.

в.

Ариц

Ё.

Б.

[окукина

[3]

исследовали

зависимость

макро- и

микротвердости

отдельньтх

ст|руктурнь1х

составляю-

щих

сплавов

систем

свинец

сурьма' свинец

олово,

медь

сурьма и олово

сурьма.

3ти

системь]

являются осн'овой стан-

дартнь|х

подшипнцковь[х

сплавов. ]!1ищротвердость

и3меряли

на

приборе

пмт-2

при нагру3ке

10 а с вь:дер>ккой

в течение 15

сек.

|{сследования

показали'

что

еплавах системь| свинец_

сурьма и свинец-олово

разного

состава микротвердость

эвтек-

тики

остается

практически

неизменной.

системе

медь

олово

|| сс ле6ованце

мшкрот ве

р0

остсз от0ельньсх

фаз

бьтла

,и3мерена

микротверд0сть тве'рдь!х

растворов

олова в

меди

и меди

в олове'

а такх(е

мищротвердость

соединений

€ш35п,

€ш31$п3 и €ш6$п5. .г!1икротвердость всех

ука3аннь:х

фаз

ока3а_

,лась

равной

соотвестйенно_ 100,

12-20, 560,

540

340

370

к|

|мм2.

йзмен-ение

состава

сплавов

этой

системе

практи-

чески

не

отра)кается на

микротвердости

химических

соединений.

Р1сследования микротвердости

соединения €шэ5б

сплавах

системы медь-сурьма

раз!|ого

состава

пока3али'

что

увел'и-

чением

содер)кания

меди

микротвердость

этого

соеди}1ения

па_

дает.

Бьтла измерена

так}|(е микротвердость

фаз

системе

олово

сурьм,а'

результате

чего

установлено'

что в

двухфазнь1х

опла'

вах

она

практически

не

зависит

от

состава.

Аля

исследования

вл'ияния

легирующих

добавок

на

харак_

тер

упрочнения

подшипниковь]х

оплавов

}1а оловянной

и свин-

щовой

основах

бь:ли

исследовань1

оплавь1

системь1

олово

сурь-

ма и

свинец-олово_сурьма

различнь|м

содерх(анием

меди

(от

0,5

до

60/0).

|1олуненньле

даннь1е

пока3ь|вают'

что с

увеличением

содер>ка_

'ния

меди

указаннь|х

сплавах

микротвердость

соединения

5п3б, а

такх(е

пластической

основьт

несколько

возрастает,

чго

авто|рь1

о,бъясняют

растворением

меди в этих

фазах.

Ё!а

основании

проведеннь1х

исследован'ий

бь:ло

установлено'

что

упрочнение

под11:ипниковь|х

сплавов свя3ано

главнь|м

обра-

зом

упрочнением

первич1{ь1х

вь!делений

твердого

раствора

эвтектики.

работе

м.

в.

[риша

[209]

бь:ло исследовано

влияние

вели-

чинь1 3ерна'

темп0ратурь1

и пр'одолх{ительноети

испьттания

на

величину микротвердости

отдельнь|х

структурнь!х составляющих

.стандартнБ|х

подшипниковь1х'с1!л1воР.

А4я

цг_9ведения

иссле_

дований

бь:ли взять:

сплавь1

Б83, Б16,

Бн и

Бк. |4сследован,ия

пока3али,

что

величина зерна

мало

влияет

на микротвердосгь

Фтдельнь1х

структурнь|х

составляют|{их

баббитов.

Р1сследования

микротвердости

зависимости

от

времени пока3али'

что

в 0ло_

вянисть1х

6а66итах

0-фаза

теряет

за

1 час

около

700/9, пластин-

ная основа

350/о, а общая,твердость

30}9 своей

первонанальной

твердости;

при этом

более

устойнивой

оказалась

пластичная

,основа

сплава

Б16.

1верлая

составляющая

сплава

Б!(

теряет за

то

)ке

время

230/о'

.а

пластичная

основа

370/9 овоей

первоначальной

тверлости.

1верлость

$-фазь:

вь1сокооловя1{исть]х

и малооловянисть1х

,ба66ит:ов

лр14

75"

сних(ается

на 30-400/9.

€о'поставление

ре3уль-

татов

измерений

микро- и

макр'отвердости

показало'

что кине_

тика

и3мер€Ё;1|9

й2(!отвердости в

большей

мере определяется

,соответству1ощими

и3менениями микротвердости

пл'астичной

.основы,

чем

изменениями

микротвердости

$_фазы.

189

\90

1у!цкротвер0ость

металлов

как

мето0

фазшко-хшлшпескоео

анолц3а

А.

м.

}(орольков

€.

1(аданер

исследовали

микротвер_

дость отдельнь]х

структурнь|х

составляющих

двойнь:х

сплавах

на

осн,ове

алюминия

и^нек0торых

других ме'ал'о"

|з,

:ло].

--_--

результате

проведенн6г6

иссйедован

утя

бьтла

установле}|а

качественная

связь

1!1ех{ду

упрочнен,ием

оплава

у,ро,,ен"ем

отдельнь|х

структурнь|х

составляющих.

0ощее

повь]1пе}|ие

твердости

сплавов

по

мере

легирования-

дост!{гается

вследствие

увелич,ения

микротверл6сти

,-р,'',".'"

вьтделенйй,

являющихся

первичнь]ми

твердь|ми

растворами'

так)ке

увеличения

эвтектической

составлйющей.

.&1икротвердость

эвтектики

не

3ависит

от

состава

оплав'а

определяется

твердостью

той

составляющеа,

кой!,й

й''".'."

основной

массой

эвтектики.

--^:}1икротвердость

эвтектики

таких

0плавах,

как

алюминий_*

марганец

алюминий

никель'

п.очти

не

3ависит

от

8ь:сокой

твчрдости

химических

соединений'

входящих

эвтектич--^у*

смесь'

неёмотря

н3

то'

что

количество

со.единений

эвтектике

+!)ходит

до

1ву0 (объемн.)

и твердость

этих

соединений

раз

боль:.ше

твердости

лругой

ёоста,л"ющей

эвт,ектики.

Фче_

видно'

что

микротвеРАость

эвтек1.1ики

мо){{ет

б"'""

ь;;еделена

л|т1пь

при

вь:сокой

степени

дисперсности

фаз'

'йдйй*

.'-

став

эвтектической_

смеси.

этом

слунае

значение

*".р'.""рло-

сти

эвтектики

будет

завчсеть

от

койичественн'ого

соотно'1|]ен,ия

аз

эвтект

ик|1'

вел|1чинв,'

их

.р

'',

*рд'Ёй

й*-й'Ё.;ъъ:

сности.

||рисутствие

структуре

оплавов

изолированнь1х

один

от

другого

кристаллов

химических

соединений,'"ой!!йБй"*

""'-

сокой

твердостью'

не

дало

3аметного

упрочнения

сплавов

на

не-

котором

участке

концентраций,

на

котор'ом

*'''ч**,'-'й*

*р"_

сталлов

доходит

до

25_350Б

(объемн.).

|[о.видимому,

!ля

объ_

яснения

этого

явлеЁ;|'|'

й@8(€1

бьтть

использовано

прфставление

т1к

на3ь1ваемом

<<каркасном>>

механизме

упрочнения.

Фтх<иг

лить!х

сплавов

приводит

* .;;й;;;-;;;;;;'"

спла*

ва

и микротвердости

структурнь|х

составляю,щих;

"'йо'Б.

''''_

ЁФ

;п!|{

этом

сн'и)кается

микротвердость.

эвтектики'

что'

во3мож_

но'

свя3ано

коалесценцией

составнь:х

чаетей

,''*й}й'й.

работах

Б.

&1'

'€_авицкого

с с-отруд}|и

камта

[211,

2121

по-

мощью

]у|етода

микротвердости

бьтйо

установлено,

нто

интер_

металлические

соединения

таких

системах,

как

магший

цинк,.

магний-,алюминий

и медь-цинк,

ока3ываются

осо,бо

чув'стви-

тельнь|ми

к воздействию

температурь1.

Фбь:чн,о

.'-д"й*й""

,'-

кого

ти'па нрезвьтнайно

твердь|е

друпкие,

но,

будщ1!,й'.!е'''м"

до

температур'

оравнительно

недалеко

отстоящих-

от тем!ерату-

рьт

плавления'

ведут^себя

как

очень

пластичнь1е

вещества.

&1.

€авишкий

|211]

показал,

,''

йр"

нагреве

сло>кнь|х

спла_

вов'

содерх(ащих

включения

и}{те}]металлических

соединений,

1ссле0ованце

мшкротвер0остц

от0ельньсх

фаа

191

могут

перера'епределяться

относительная

твердость и прочность

отдельнь|х

его

структурньтх

составляющих

силу

их

ра3личного

отно1пения к повь111]ению

температуры.

.&1о>кет

ока3а,т)ься'

что

самая

твердая

структурная

составляющая

опл'ава

станет

самой

мягкой :три

более

вь:сокой

тем1ператур6.

так, в системе медь

шинк

$-фа3а

при нагреве

ра3мягчается

значительно

сильнее

становится

мягче,

чем

соседний

ней

твердьтй

раствор.

8сли

при комнатной

темпёр_атуре

0-твердь:й

раствор

имеет

микротвер_

дость

около

к|

|мм2

$_фаза

около \00

к|.|мм2'

то

при

повьт-

щенной температур9

(щ0')_значение

микротвердости

с-фазы

становится

около

к[|мм2

$-фазьт

около

55- к||ммэ.

|1ринина

этого

явления'

по-видимому' ле)кит

не

только

одн,ом

возрастании

амплитуд

тепловь|х

колебаний атбмов.

Ёе-

обходимо

предполо}кить

[2[1]

какие-то качественньте

и3ме1{е|{ия

в,строении

кристаллических

ре1петок

интерметаллических

фаз

при

нагреве'

облегнающих

течение

леформаций.

|1рименение

метода микротвердости

для

более

детального

изучения

этого

явле}1ия

м'о}кет

во мног0м

облегчить

ре1пение

этого

вопроса.

3. А.

6видерская

[213]

исполь3овала

метод

микротвердости

для

и3учения

ра3упрочнения

некоторьтх

соединений'

встречаю_

щихся

с]плавах

на

осг!ове

магния.

|1'озх<е

аналогичная

методи-

ка

бьтла

применена

3. 3ахаровой

для

0пределения

)каропроч!

ности

из'бьтточньтх

фаз

некоторь|х

литейнь:х

алюмин,иевьтх

с]пла_

вов

[214].

$аиболее

систематическим

исследованием

этом

во,просе

является

работа

м.

в.

Арица,

А. €видерской

и 11.

|,1' 1у,'рки_

ной,

посвященная

исследованию

микротвердости

интерметалли_

ческц]

фаз

в маг!{иевь|х

оплавах при

повь1]'пеннь|х

температу_

рах

[215]'

!.ля

сравнл:ельной

оценки

}каропрочности

фаз

использова-

ли

лрибор

пмт_2.

йикротвердость

0пределяли

при

нагрузке

е и

вь1дерх(ке

,образшов

под н,апря)кением

8 ?€9€!{;1{ё

_0,5

60 мин.

3начение

микротвердости

определял||

как

среднее

из

3-5 отпечатков'

14сследовали

еоединения:

/!1917А112,

!т|97п,

!!192€а,

}1996е'

/!1951[:, &19,

1',16,

А12€а

и кристалль:

}1п

йлаве й3

.&1п]

ко-

торьте входят в

состав

известньтх й2[Ё:й0ББ1{

сплавов

играют

вах{ную

р'оль

их

упрочнении.

^&1икротвердость

фаз

измеряли

при

тем1пературах' которь1е

представляют

наиболь:пий

интерес

с точ-

ки

зрения

эксплуатации

магниевь1х с1плав,ов:

20, 150,

200,

250 п

3000.

|1олуненньте

результатьт

свидетельствуютотом'что

при ком-

натной

температуре исследованньте

фазьт

располагаютсй

в сле-

дуюший

Ряд

пор'ядке

убьтвания

их

микротвердости,

к[|мм2:

мп(э99)

-а1э!а{{_02)-

!+197п(271)

А{9511т(256)

!\{9,}х16',

!!19;тА1:э, м99се, .&192€а

(

86-1 56).

192

!т1,шкротвер0ость'!еталлов

как

мето0

фшзшко-хшмшнескоео

('налц3а

Ёагрев

до

температурьт

150'

приводит

у>ке

и3менению

по_

рядка

^распол,о'(ении"исслеАуемь:х

фа,з.

€оединение &1951}:

.яетверто|о

места

переходит

на

третье,

соединение

!$'97п-е

третьего

на последнее.

|1ри

температуре

200'

начинаетсй

интен_

сивное

разупрочнение

соединения

.Р19:тА112.

.[альней:.ший

нагрев

не

меняет

порядок

р'асполо'(ения

фаз

п,о 3начениям

микротвер-

дости.

1аким образом,

исследованнь:е

фазы

по окл,онности

ра3у_

прочнению

при

нацреве

могут

бьлть

подра3делены

на

две

ц)уппь1:

8аропрочные

фазы,

такие

как соединения

А1э€а,

!!1951[:,

й9,се

и христалль:

/{п.

Фазь: А12€а

.|!1п обеспечи1ают х{аро-

прочность

сплавов

системь1

|!19

-.&1п

А1

€а,

предназначен-

ньтх

для

работь|

при 200-250',

фазь:

1!199€е

}1п

обеспечивают

возмо}к_н'ость

применения

сплавов

м9

.]!1п

(ц

до

темпера_

турьт

200".

Фазьт

!1951}:

и &1п

придают

сплавам системы

}19^-{[-.1!1п

сопротивляемость

|пол3учести

при 300-340..

||е>каро1прочнь1е

фазь:

соединения

!!19:тА|::,

;!19э€а

!{Ё7\' которь|е

при нагреве

теряют

70-900/0

йсходной

твердо-

сти.

0плавь1 системь1

/}19

А|

7п не

иополь3уются

вь|11]е

темптатурь-:_1[0',

что свя3ано

сильнь1м

ра3упрочнением

фаз

.&19:тА|:э

!т|97п

при

нагреве.

Бьпло отмечено

такх(е,

что

сплавьт системь|

!!19

1ч]0

-.|!1п

обладают

вь:сокой

длительной

прочностью'

но ли1пь

до

темпера-

тур 200_250''

Фаза&18.

[6-,'

присутствующая

этих сплавах'

такх(е

м'о)кет считаться

х(аропрочной

только

до

этих

темпера-

тур.

€ледовательно'

полученнь!е

с помощью метода

микротвердо_

сти

даннь|е

)кар0прочности

химических

еоединений' присутст-

вующих

в магниевь1х

сплавах' соответствуют

поведению

этих

сплавов при

повь11пенньтх

температурах.

работе

А. А. Бо,чв ара

|| 3.

А.

€видерской метод микротвер-

дости

бь:л применен

для

получения

сравнимь1х

ре3ультатов

по

разупрочЁтению

эвтектических

сплавов

[216].

йсследовались

системь1:

Рб

5п,

3п

Б1, в|

с6, €0

5п, Бп

7п,

7п-

с6.

с0

Рь

и РБ

Б!.

йзмерения

провод14ли

11а

приборе

пмт-2

с нагрузкой

при вь!дер}|{ке

образшов под

нагрузкой

тече-

ние 30'сек.

1 час.

результате

исследов,аний

бьтло

установлено'

что

литом

состоянии

все

исследованньте

сплавь| с течением

времет{и замет-

Ёо теряют

исходную

твердость,

т. е.

обладают

склонностью

пол3учести по.ц

постоянно

действующей

нагрузкой

при комнат-

ной

температуре.

|1осле

прессования

способность

еплавов

разупрочнению

по

сравнению

лить|м

состоянием

значительно

воз|астает.

Ёекотор'ое

повьт1шение

темпер.атурьт

пресоования

приводит

ссле0ованце

лшкротвер0остш от0ельньсх

фаз

уменьп|ению

мас:дтабов

разупрочнения'

хотя

снижение

микро-

твердости все

же

3начительно вь[ше'

чем

для

литого

состояния.

.[|ить:е

металль! обладают споеобностью

разупрочняться

под

действием

постоянной нагрузки; эта

способность не

находится

простой

3ависимости

от

температуры

плавления

от

простоты

или

сло}кности

строен|\я 14х кристаллической

решетки'

и темп

сни}кения

микротвердости

для

всех

исследованнь|х

металлов

практическ|{

одинаков.

||осле

прессования

литьтх металлов

не замечается

резкого

усиления

их пол3учести.

результате

длительного

вь|лех(\4ьа\1\4я

после прессования

(4'

месяша)'

сопротивление

сплавов

ползучести

несколько повь1-

шаетёя, хотя

темп

ра3упрочнения

по времени

остается

неи3мен-

нЁм, несколько

уменьшаясь

при повь!шении

температурь|

испь|-

тания

до

50'

(после

температурьт 75"

темп

разупрочнения

снова

увелинивается).

||редварительньтй

отжиг при

сравнительно

вь|соких темпера-

турах

(50

нас.

при

температуре на

20"

ниже температурь|

плав-

ления)

лействует

заметно в

сторону сни)кения

склонности

прес-

сованнь|х

сплавов к

ползучести.

|1олуненньте

ре3ультатьт

А. А.

Боявар и

А.

6вилерская

объясняют,

исходя

и3

предполох(ения

возмо>кности

проявле-

ния

растворно_осадительного

механизма

пластичности.

Фсобую

роль

для

интенсивного

протекания

процессов

ползучести

эвтек'

тических сплавов

играет больп:ая

и сильно

ра3витая

межфазо_

вая

поверхность.

2. пРимвнвнив

мвтодА

микРотввРдости

пРи

и3учвнии твРмооБРАБотки

стАли

1(ак

,известно'

нагрев сплавов

обь:чно сопровох(дается

диф'

фузионньпми

процессами'

направленнь|ми

на приведение

сплава

равновесное

состояние. |1ри

этом может

происходить

обь:ч'

ное

вь|равнивание

состава

(гомогенизашия)

\4л|4

структурнь|е

изменен!{я,

зависящие от концентрации

и первоначального

рас'

пределения

компонентов сплава' а

так}(е

продолх{ительности

температурь|

от)кига. Бслед

за

процессами'

происходящими

оплавах'

иногда

существеннь|м

образом

меняется

микротвер_

дость

структурньтх

составляющих.

}1о>кно так)ке

исследовать

процессь|

вь|деления из

пересь|щеннь1х

твердь1х

растворов

при

дисперсионном

тверде!1\1|1

ил\.1,

при

образовании

новьтх

фаз.

йнтересное

исследование

влияния

содержания

углерода

температурь1

закалки

ста.пи на

твердость мартенсита бь:ло

про-

ведено

А. н.

Розановьтм

[214'

Бго

внимание бь:ло

привлечено

несоответствием'

мех(ду

двумя

следующими

3акономерностями:

при

увеличении

содер>|(ания

углеРода

в мартенсите

до

0,69о

3акав

1358

193

194

йшкротвер0ость

1|еталлов

как

14етоо

фшзт;ко-холшнескоео

аналц3а

твердость

его

'сильно

в'озрастает'

дальнейтттее

увеличение

со-

дер)кания

углерода

пределах

0,6-2,00|о

сравнитёльно

мало

и3_

меняет поверхность

мартенсита

и 2) степень

тетрагональности

кристаллической

ре||]етки

мартенсита

и3меняется

Ёрямо

пРопор-

цио]{ально

содер>кацию

нем

углерода.

Бьтли

'постав,пень|

следующие

0пь1ть!.

||ервую

серию

образ_

цо'в

стали

различнь1м

еодерх('анием

углер9да

нагреЁали

эва-

1у^1Р9:з1""'

кварцевых

ампулах

до

1100.

и охла>кдали

воде.

\ак

показало

исследование

под микроскопом'

после

закалки

по_

лучались

в основном

иглы

мартенсита

разлинной

темной

окраской:

коричневь|е'

х(елть1е

др.

Ёаибойьйа"

й"*р''".р-

:+!г[}

,|[}*

Ёди

.ё

*ао

600

Ё''

0.5-

|,0

э,о

с'оаерэтсана1

?}а'р,йеъц'

1'ц

[сапсраттура,'€

?.:"

-..!3:

_Рлияние

углерода Рис.

73.

Блиявие

темпеРатуры

на

микротвердос-|ь

марте|'си-

закалки

доэвтектоидной

стали

!а

|.,'].

на

микротверлость

(#р

к[|мл2)

{^: ]-"9Р.3'с""

мартевсита'

_в

хото.

9еррит|

(/;

'мартБнЁи!''с/]1''"-"^

рош

прошел

процеес

еам1

....

твердость

"",'"".''"]']!'й'ЁЁ!

макротвердость

(//д

стАли

1ттт]'

вергавшегося

самоотпуску

[2|7]

дость

этих

игл

зависимости

от содер)кания

углерода

!{3й€Б{.

лась

по

кривой

./,

представленной

на

рис.

74. Ётору:о'серию

об-

Р::1"1нагревали

Ао

1200',

выдер>кив!лц

2 часа

охла>!<дали

воде.

1-1осле

3акалки

образцов

основном

бь:ли

полунень:

бель:е

игль|

мартенсита.

{,од

изменения

микротвердости

зависимости

$д9г*'ния

углерода

пока3ан

на йривой

рис.72.

]'|редполол(или'

что

причина

разлйний

микротверлости

тем_

}{ь1х

светль1х

игл

мартенсита

сйязана

происходящим

в про_

::.:._^1т9'тпуска

стали

дисперси'оннь|м твердением

мартенои_

та.

[ветль|е

игль]

мартенсита

образовались

прй

более

низкой

тем-

*.^ч::{9:_-1 ]'9этому

процесс

,сам,оотпуска

в них

не

происходил.

уасстояние

по вертикали

мех{ду

точками

кривь|х

(рие.72|

определяет

эффект

самоотпуск1

мартенсита

при

ра3личном

со_

дер)ка}|ии

углерода

стали'

причем

ход

крив6й

1..

находится

соответствии

закономерностью

и3менения

степен'и

тетраго_

нальности

мартенсита

и3мене!!ием

содерх{ания

углерода.

другой

серии

опь|тов

А.

н. Ёо.',о'

показал'

что

хоро1шо

известньтй

факт

реличения

твердости

д0эвтектоидной

стали

ссле0ованце

лшкротверёостц

от0ельньсх

фаз

195

[ФББ||||€Ё,и€м

темп-ературы

3акалки'

связанной

уменьшением

количества

мягкой

составляющей

феррита,

сопрово->кдается

сни-

жением

микротвердости..мартенсцта

(рис.

73),

умень:шет|ие

твердос'ги

3аэвтектоидной

стали

при повь]1пении

т.емпературы

за-

калки

связано

не

только

увеличением

количества

остаточного

аустенита'

но

определенной

сте-

пени

со

сни)|{ением

микротвердости

мартенсита

(рпс'

74).

стайи,

за-

каленной

с самой

вь:сокой

темпёра_

турь1'

образовались

только

светль1е

иглы

мартенсита'

которь|е

имели

на

наименьц|ую

микротвердость.

3. исслвдовАнив

микРотввР

дости

тугоплАвких

совдинРнип

|1од

тугоплавкими

соединениями

обычно

по!тимают

больгшую

группу

промежутоннь:х

фаз

металлических

систем

на

основе

;у;;;;;;;;";;:

я'

'2|ю

'0|х)

8(п

таллов

и соединений

металлов

пе_

реходнь|х

групп

периодической

сис-

Рпе, 74.

Блияние

температуры

темь|

легкими

металлоидами

(ме- закалки заэвтектоидной

стали

таллоподобнь]е

соединения).

йсслё-

на микротэ-ерлость

([/р

)

мар'

дованию

свойств

тугоплавких

сое-

тенсита

(/)

макр.отвердость

динений

посвящено

3начительное

(Ёд

)

стали

(]])

[2|71

число

работ,

так

как

совРемен_

ной

технике

эти

соединения

1цироко

применяются

в качествё

основнь|х

компонентов

твердых'

а такх(е

и3!{осоустойчивь:х

>ка-

ростойких

сплавов.

Бь:сокая

твердость

ин'терметалличеоких

:11 ]т,!ё13/|йФподобных

соединений

является

наиболее

характернь1м

свойством

этих

ве-

ществ.

||ри

этом в

виду

их

высокой хрупко'ети

еди}{ственно

при_

емлемь1м

методом

исследован|\я

||х твердости

является

метод

микротвердости.

|1ервое исследование

микротвердости

тугоплавких

твердь1х

со'ставляющих

металлокерамических

сплавов

бьтло

предпринято

А.

н. 3еликманом

.||осевой

[218],

которь|е'

'|{споль3уя

}Риб9р

|анеманна'

определили

при

нагрузке

40 а'микротвердость

1в

к'|1111')

карбидов

вольфрама_ (1760),

титАна

(20ф)

[ 18Ё10-

ла

(1200)

микротвердость

твердых

растворов

Фс_'т;с

(кри.

вая

3ависимости микротвердоети

от

состава

этой

системе по-

./1}9,1{./|3€Б

с макс4мумом,

приходящимся

на 20-309о

$/6).

6,оздание

отечественной

модели

прибора

лля

изйерения

ми-

кротвердости

п0слух(ило

началом

систематического

исследова-

ния

микротвердости

тугоплавких

ооединени[т

ут

уцх твердых

рас'г_

воров.

13'

196

[т|шкротвер0ость металлов

как мето0

фшзшко-хшлшнеско?о

аналц34

А. Б. 1(овальский и

л. А.

|1етрова

[3'

219]

иоследовали

ми-

кротвердость в

непрерь1внь|х

рядах

твердь|х

растворов

изо]!{орф-

нь|х

карбидов

т1с

1а€, т1с

шьс' \|(

7г€,

1а6

9€,

1а€

\б€, 1а€

-2г|,

шьс

2т( п шьс

ус

ограничен_

нь1е

твердь1е

растворы

карбидов

$/6

.!!1оэ€ в

1!6,

2г€, ]:|06

и !€.

|. А. }1еерсон, [. Б.

€амсонов, Р. Б. 1(отельнико3 ц

др.

|220|

1{аряду

другими

свойствами

подробно исследовали такх(е

ми_

кротвердость

системах ]!Бя_€г82,

113я_\[я3ь

2г8у_

€гБ2.

,[,етальному

изучению бьтли подвергнуты

карбид

тита!|а |{

карбид

циркония

и исследование

3ависимости

микротвердости

от содер>кания

углерода

карбиле

[3,22!|.

|1ри

этом

получе1{-

ная

3аьис|\мость оказалась

линейной

и свидетельствовала

во3растании величинь|

микротвердости

по

мере

увеличе[|ия

со-

дер'(ан'ия

углерода.

3кстраполяция

этой

зависимост'и

до

ну-

левого 3начения

содФжа!!ия

углерода

позволила

получить

вели-

чины микротвердости того }ке порядка' что и

чисть|х

титана

циркония.

Фтсюда бь:л

сделан

вывод'

что

причиной

высокой

твердости

карбиАов

является не перестройка

ре:шетки

и3мене-

ние

при этом

характера

сил сцепления'

процесс

внедрения

уг-

лерода

решетку

металла.

работе

[. Б. €имонова

'и

8. Б. Рукиной

|222|

бьтли

полуне-

[!ы экспериментальные

даннь|е

по ко!|центрационной

3ависимо'

сти

микротвердости

системе

тантал-углерод

в областях

гомогенности

карбидов

1а2€

1а6.

работах

Б.

6амсонова

с сотрудникам*т

|223_2251

наря-

ду

исследованием

многих

других

физико-химических

констант

самь|х

разнообразнь|х

тугоплавких

соединений

бь:л

Ё?(0!1"г|€}!

з}{ачительнь:й

экспериментальяь1й

материал

по их микротвердо_

сти.

&1икротвердость

исследовали

на приборе

||&11-3,

применяли

нагрузки от 20

до

200

е.

Фпь:ты

п,ока3али'

что микротвердость

зависит

от применяе-

мой

нагрузки: сначала

во3растает'

затем

умень1шается'

дости-

гая

при нагру3ках 60-200 а

практически

постоянного

значе[|ия.

Б этой

области

проводились

измерения.

Би>ке приводятся

ря-

дь|

чисел микротвердости

(в

к||мм2)

для

нагрузкп

\20 а

по

дан-

вым

1'' 8.

€амсонова, 8.

€. Ёешпора

л. й. [реновор:|22б1:

т!с'

ус

-2600

кАРБиды

7г(

(гд€1

\{€,йо6€ ?а€

2400

2160

1800 16ю

нитРиды

т|ш

7г$

2100 930

1 ссле0ованце

пшкротвер0остш от0ельньох'

фаэ

197.

БоРидь|

т|вз

}1о28, шьв2

'#эБ,

€г8з

3400 2950 2900 2500

2150

1а81

2000

€е86

2350

7г3|ъ €г5!а

Ао51,

шь5|,

ш!5|,

950 900

800

7г32

€а86

БаБ6

[а8с

1500

3150

2900

2500

сили1д}1ды

т!5|з

€о$!

1100 1030

ш5|в

1а5|'

1430 1200

1аким

образом,

микротвердость

переч,исленных

изученнь|х

металлоподобнь|х

соединений

общем

во3растает

!я.||,}

€или;

цид'_

нитрид

карбид

борил.

Б настоящее

время накопле[!

так)ке

3начительньтй

экопери'

ше[|тальнь|й

материал

по

исследованию

микротвердости

сплавов

двойнь:х

карбидных

[2\9,220,223'

226|, борилнь:х

|223,

227,

228],

нитридньтх|223'

221] системах

туг0плавких

металлов'

так'

х{е

в сме1|1анных

системйх

карбид-

нитр1ад

п кар6ид-

борид

!! т.

д.

|1ри

этом

установ']ено'

что'

как

правило'

кривая зависимо-

сти

микротвердости

от состава

таких

системах'

представля_

ющих

собой

непрерь|внь|е

твердь|е

растворь|'

имеет

максимум'

высота которого

определяется

степенью

различия

микротвердо'

сти исходнь|х

компо[|ентов'

а по

положению

относитель}|о

оси

концентраций

максимум

сдв]!нут

в сторону

наиболее

твердог9

ком{понента.

исслвдо'вАнив

микРотввРдости

полупРоводниковь1х

совдинвнии

Аля

глубокого

|понимания процессов'

происходя|цих в

полу'

проводниковь|х

материад.ах,

необходимо

принимать

в0 внимание

разлинньте

свойства

веществ

электрические;'физико-химине'

ские,

механические

и т.

п.

€овокупность

сведений

об этих

свой-

ствах

дол}кна

характери3овать

ра0полох(ение

частиц вещества'

их

природу

и хара|ктер

связи

ме}кду

ними.

0дним

из

свойств'

связаннь|х

с самь[ми

общими 3акономер_

ностями

характером

хим!ической

связи

веществе'

является

твердость'

наиболее наде)'(цьтм

методом определения

которой

вследствие

з1{ачительной

хрупкости

многих

1полупроводников

является

метод

м1'|кротвердости.

настоящее

время

микротвердости

полупроводниковых

матер,иалов

имеются

весьма

ограниченнь|е

сведения.

|1осле

в.

м. |ольдшмидта

|229|,

определившего

3начения

твердости

по

шкале

.|!1ооса

ряда

соединений

со

структурой

шинковой

обман'

ктц,

|и и

||еретти

[230,

231]

определяли их

твердость

по

Бринелю.

||ервое

оистематическое иссл,едование

микротвердости

полу_