Измерении микротвердости

С увеличением содержания ферритной фазы выше определенной нормы резко снижается пластичность сталей при механической обработке, образуются трещины и другие нарушения сплошности. При повышенном содержании ферритной фазы в сварных соединениях резко уменьшается их прочность. Для определения содержания ферритной фазы в ряде случаев могут быть использованы приборы, действие которых основано на измерении магнитной проницаемости. Показания ферритометров в существенной мере зависят от магнитных характеристик материала контролируемого объекта, поэтому для градуировки необходимо применять специальные рабочие образцы (эталоны) с известным содержанием ферритной фазы. По принципам работы ферритометры близки к магнитным толщиномерам, хотя в их работе используются другие магнитные характеристики материала. Портативный магнитный ферритометр - толщиномер магнитный ФТМ-2 (разработчик прибора - филиал ФНПЦ "Прибор"), изображенный на рисунке 3.4.9, предназначен для измерения толвганы покрытий и относительного содержания ферритной фазы (а-фазы) в сварных швах. Диапазон измерений толщин покрытий: 0 - 2000 мкм, ферритной фазы: 0,05 - 25 %. Погрешность измерений ± 5 %

С увеличением содержания ферритной фазы выше определенной нормы резко стекается пластичность сталей при механической обработке, образуются трещины и другие нарушения сплошности. При повышенном содержании ферритной фазы в сварных соединениях резко уменьшается их прочность. Дня определения содержания ферритной фазы в ряде случаев могут быть использованы приборы, действие которых основано на измерении магнитной проницаемости. Показания ферритометров в существенной мере зависят от магнитных характеристик материала контролируемого объекта, поэтому для градуировки необходимо применять специальные рабочие образцы (эталоны) с известным содержанием ферритной фазы. По принципам работы ферритометры близки к магнитным толщиномерам, хотя в их работе используются другие магнитные характеристики материала. Портативный магнитный ферритометр - толщиномер магнитный ФТМ-2 (разработчик прибора - филиал ФНПЦ "Прибор"), изображенный на рисунке 3.4.9, предназначен для измерения толщины покрытий и относительного содержания ферритной фазы (а-фазы) в сварных швах. Диапазон измерений толщин покрытий: 0 - 2000 мкм, ферритной фазы: 0,05 - 25 %. Погрешность измерений ± 5 %

Для определения содержания фер-ритной фазы в ряде случаев могут быть использованы приборы, действие которых основано на измерении магнитной проницаемости. Но их калибровка должна быть осуществлена по эталонным образцам из контролируемой марки стали с известным содержанием ферритной фазы, найденным методом магнитного насыщения, являющимся основным методом определения содержания феррита. Однако этот метод не всегда удобен, так как для него требуется стационарная установка и он в основном позволяет проводить измерения только на специальных образцах.

измерении магнитной проницаемости испытуемого материала; индукционный, основанный на измерении комплексного сопротивления или индуктивности измерительной катушки, и т. п. *>

Разработан более совершенный фер-ритометр МФ-10И, заменивший прибор МФ-10Ф. Принцип действия прибора МФ-10И основан на относительном локальном измерении магнитной проницаемости аустенитнои стали электромагнитным методом.

Приборы для контроля физико-механических свойств материала деталей, действие которых основано на измерении магнитной проницаемости, пока не нашли широкого применения в промышленности, хотя в ряде случаев они более удобны, чем коэрцити-метры, проще в автоматизации и иногда дают более четкие корреляционные зависимости между магнитными и другими физическими характеристиками. В измерительной технике применяют два основных способа измерения магнитной проницаемости: логометриче-ский и индукционный. Первый из них основан на принципе' действия логометров, измеряющих отношение значений двух параметров, например индукции и напряженности намагничивающего поля. В данном случае необходимо, чтобы ток в одной обмотке логометра был пропорционален индукции, во второй — напряженности намагничивающего поля. Ло-гометр включается по схеме вольтметра-амперметра и, если необходимо, через усилители мощности.

Рис. 1, Устройства, основанные на измерении магнитной проницаемости

Для определения уровня остаточных напряжений использовали специальный прибор, основанный на измерении магнитной проницаемости поверхностного слоя металла глубиной до 5 мм. Проводились следующие замеры:

1 Следует иметь в виду, что в литературе под б-ферритом понимают магнитную фазу с а-решеткой, не претерпевающую структурных превращений при нагреве и охлаждении, например, в сварных швах нержавеющих сталей. При измерении магнитной фазы ферритометром или альфа-фазометром прибор показывает общее содержание магнитной фазы, которая может возникнуть и в результате бездиффузионного превращения у -* а (мартенсита).

В 1972 г. НИИИНом совместно с НИИхиммашем создан фер-розондовый ферритометр МФ-10Ф. Блок-схема ферритометра показана на рис. 98. Работа прибора основана на относительном локальном измерении магнитной проницаемости аустенитно-фер-ритной стали. В качестве первичного преобразователя в приборе используется измерительная система постоянный магнит — феррозонд. Датчик ферритометра МФ-10Ф в отличие от ранее созданных имеет значительную глубину проникновения магнитного поля (глубину промагничивания), достигающую в зависимости от содержания магнитной фазы 8—12мм, поэтому прибор дает усредненную оценку содержания ферритной фазы в толще металла на некоторую глубину.

Для определения содержания ферритной фазы в ряде случаев могут быть использованы приборы, действие которых основано на измерении магнитной проницаемости. Но их калибровка должна быть осуществлена по эталонным образцам из контролируемой марки стали с известным содержанием ферритной фазы, найденным методом магнитного насыщения, являющимся основным методом определения содержания феррита. Однако этот метод не всегда удобен, так как для него требуется стационарная установка и он в основном позволяет производить измерения только на специальных образцах.

сивнее, чем испытуемого материала и требуемое соотношение, соблюдаемое при комнатной температуре, будет нарушено, что приведет к повреждению индентора. Указанные выводы основаны на некоторых допущениях, и поэтому для уточнения соотношения между твердостью материалов индентора и образца необходима экспериментальная проверка. С этой целью использовали следующую методику. Испытуемые материалы имели микротвердость в 3; 2,5 и 2 раза меньшую, чем материал индентора. Испытания материалов проводились на приборе УМТ-1 [143, 146] при скорости нагружения 0,03 м/с, обусловленной автоматическим приводом и нагрузкой 0,5 Н. Вначале на каждом из исследуемых материалов микротвердость определялась сапфировым индентором, а затем контрольным алмазным. Разница при измерении микротвердости характеризовала степень влияния остаточной деформации в сапфире на результаты эксперимента. Сплющивание индентора наблюдалось по отпечаткам, нанесенным на алюминиевый образец. На каждый образец наносилось по 30 отпечатков.

Как известно, для правильного определения монокристаллической твердости деформируемый под индентором объем материала во избежание влияния соседних зерен, границ и пор не должен выходить за определенные границы, зависящие от размеров структурной составляющей. Обмер деформируемой зоны показывает, что она превосходит размер отпечатка приблизительно в 2,6 раза. Учитывая, что на поверхности образца эта зона несколько увеличивается в результате влияния поверхностного слоя [213], можно принять, что при измерении микротвердости рассто-

Универсальные установки для изучения прочности материалов при высоких температурах методами растяжения, микротвердости известны с 1959 г. Первая такая установка типа ИМАШ-9 служила для измерения микротвердости при растяжении и нагреве в вакууме до температуры 1570 К [113, 114, 118]. Более совершенная серийная установка ИМАШ-9-66 предназначена для оценки прочности металлов и сплавов при температурах от 300 до 1400 К в вакууме и защитных газовых средах [118, 119, 134]. Основным недостатком этих установок является применение только одного метода нагрева путем прямого пропускания через образец электрического тока низкого напряжения промышленной частоты. В последние годы показано, что при пропускании тока через образец возникает электропластический эффект уменьшения сопротивления металлов пластической деформации [84, 85, 182, 195, 196, 197, 198]. Установки типа НМ-4 японской фирмы «Юнион оптикал» используют радиационный нагрев образца при растяжении до 1770 К и при измерении микротвердости до 1270 К [119, 226].

позволил определять микротвердость слоев и покрытий толщиной до нескольких микрон. Потребность в измерении микротвердости субтонких слоев вызвала разработку ин-дентора с заострением рабочей части в виде бицилиндра [74].

Форма включений, различная отражательная способность и их поведение по отношению к кислотам, щелочам и определенным растворам солей — все это используется для идентификации. Кроме этого, иногда для распознавания включений применяют механические способы испытания (определение твердости методом царапания и микротвердости), при этом минимальные размеры включений, например при измерении микротвердости, должны превышать удвоенную длину диагонали отпечатка.

При измерении микротвердости на глубине 5; 10,5 и 21 мкм горизонтальное перемещение столика с образцом составляло соответственно 0,86; 1,22 и 1,75 мм. При таком перемещении влияние взаимного расположения отпечатков исключалось.

Сталь Р6М5. В процессе изучения структурных изменений в ЗТВ лазерного излучения на сталь Р6М5 была обнаружена белая, плохо травящаяся зона и переходная зона скоростного отпуска [17]. При измерении микротвердости вдоль оси распространения теплового потока установлено, что в центральной части белой зоны у по-

1. О. В. Букатин, М. Г. Лозинский. Применение автоматического телевизионного микроскопа для определения величины отпечатков индентора при измерении микротвердости. В сб.: «Новое в области испытания на микротвердость». М., «Наука», 1974.

Исследования микроструктуры при нагреве или охлаждении и механизмов пластической деформации при растяжении образцов в широком диапазоне скоростей нагружения, а также при измерении микротвердости вдавливанием алмазного или сапфирового индентора выполняют на образцах, имеющих форму двусторонней «лопаточки» с рабочим сечением 9 мм2 и длиной рабочей части 46 мм (рис. 1, б).

этом микроскопе можно исследовать микроструктуру металлов, сплавов и других непрозрачных материалов, подвергнутых тепловому воздействию и механическому нагружению в вакууме или защитной газовой среде, а также с помощью специального объектива и винтового окулярного микрометра оценивать диагональ отпечатка индентора при измерении микротвердости локальных участков поверхности образцов.

Микротвердость образца можно измерять как в процессе испытания, так и после проведения опыта, определяя размеры диагоналей отпечатков с помощью прибора ПМТ-3, а также на негативах или фотографиях образца, рассматриваемых в инструментальном микроскопе. Для испытаний в установке ИМАШ-9-66 используют образцы, форма и размеры которых показаны на рис. 58. На одной из поверхностей образца приготовляют металлографический шлиф, а затем на приборе типа ПМТ-3 размечают рабочий участок, нанося контрольные отпечатки алмазной пирамиды, например, по схеме, приведенной на рис. 58, б. Эти отпечатки являются ориентирами для вдавливания индентора при измерении микротвердости локальных участков образца, наблюдении и фотографировании микроструктуры одной и той же зоны на поверхности образца во время опыта, а также используются для определения удлинения образца на выбранной базе измерения. В отдельных случаях, в частности при исследовании крупнозернистых материалов, применяют образцы сечением, например, 5x3 или 6X2 мм.