Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 3 2018 22 ТЕХНОЛОГИЯ также рентгеноспектральный микроанализ по- верхностного слоя. Образцы для исследований вырезали из упрочненных колец при обильной подаче охлаждающей жидкости. Рентгеноструктурные исследования поверх- ностного слоя упрочненных колец выполняли на автоматизированном рентгеновском комплек- се на базе дифрактометра ДРОН-3М в CоК  - и CuК  -излучениях с применением монохрома- тизации дифрагированного пучка. В качестве кристалла-монохроматора использовали пла- стину пиролитического графита. Для получения информации о структуре поверхностных слоев проводили запись дифракционных линий (110) и (220) матричной  -Fe фазы, расположенных в интервале углов рассеяния 2θ = 48…56°, 2θ = = 118…130° (CоК  ) и 2θ = 40…49° , 2θ = 93…103° (CuК  ) соответственно. Рентгеновская съемка выполнялась в режиме сканирования (по точ- кам) с шагом 0,1°. Продолжительность набора импульсов в точке составляла 20 с. Период кристаллической решетки материала образцов, а также напряженное состояние в по- верхностных слоях оценивали по результатам записи дифракционной линии (220). Физическое уширение β исследуемых дифракционных ли- ний находили методом аппроксимации с введе- нием поправок на геометрию съемки и неодно- родность излучения. В качестве функции f ( x ), определяющей распределение интенсивности в линиях эталона и исследуемых образцов, ис- пользовали функцию вида   2 2 1 (1 ) õ [23]. Размер D субзерен, сформировавшихся в по- верхностном слое упрочненных образцов, нахо- дили по соответствующим дифракционным ли- ниям из выражения [24]:     / ( cos ), D где λ – длина волны рентгеновского излучения; θ – угол рассеяния. Согласно [24] физическое уширение дифрак- ционных линий, обусловленное дислокациями, пропорционально tgθ, а плотность дислокаций, рассчитанная по их уширению, удовлетвори- тельно согласуется с данными прямых методов наблюдения дислокаций. В соответствии с [25] плотность дислокаций ρ определяли из выра- жения     2 2 2 ctg / , m b где m – коэффициент, учитывающий тип дис- локаций и кристаллической решетки, m = 1; b – вектор Бюргерса, b = 1,35·10 –7 мм. Для оценки микроискажений (смещений атомов из своих положений вдоль определен- ных направлений кристаллической решетки) в деформированном материале выбирали соотно- шение величин ∆ а / а (∆ а = а – а 0 , где а , а 0 – пе- риоды решетки соответственно упрочненного и неупрочненного материала заготовок. Оценку напряжений в поверхностных слоях упрочненных образцов проводили при условии плосконапряженного состояния (нормальная со- ставляющая напряжений принималась равной нулю). В этом случае суммарные тангенциаль- ные напряжения определяли по формуле [7]       1 2 , E d d где Е – модуль упругости 1-го рода; μ – коэффи- циент Пуассона; ∆d/d – относительное изменение межплоскостного расстояния для анализируемой линии по отношению к положению соответству- ющей линии неупрочненного образца. Анализ микроструктуры поверхностного слоя упрочненных образцов проводили при по- мощи сканирующего электронного микроскопа высокого разрешения MIRA. Рентгеноструктурный микроанализ образцов выполняли с использованием микроанализатора EDX INCA 350X – Max. Подготовку образцов для металлографиче- ского анализа осуществляли по стандартной ме- тодике. Результаты и обсуждения Результаты рентгеноструктурного анализа упрочненного поверхностного слоя, а именно профили дифракционных линий, значения фи- зического уширения дифракционных линий, размеры блоков субзеренной структуры, значе- ния характеристик упрочнения (плотность дис- локации (  ), период кристаллической решетки ( а ), напряжение сжатия и другие) для образцов из стали и серого чугуна представлены соответ- ственно на рис. 2 и 3, а также в табл. 1–4.