ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 4 2024 182 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ се эксплуатации структуры материала верхнего и нижнего колец претерпевают значительные изменения. Кольца, изготовленные из серого легированного чугуна с пластинчатым графитом, должны иметь определенную микроструктуру: металлическая основа состоит из средне- и мелкопластинчатого или сорбитообразного перлита. Перлит соответствует высокой твердости, износостойкости и хорошей обрабатываемости резанием. Наличие феррита в виде отдельных мелких включений не должно превышать 5 % площади шлифа. Феррит свидетельствует о снижении механических свойств и износостойкости чугуна. Неструктурный цементит не допускается. Фосфидная эвтектика может присутствовать в виде мелких равномерных включений или разорванных сеток, при этом тройная фосфидная эвтектика с пластинками не допускается [6]. Появление в структуре цементита приводит к хрупкости [7, 8]. Согласно ГОСТ 7133–80 кольца, изготовленные из чугуна с шаровидным графитом в качестве металлической основы, должны содержать тонко-, мелко- и среднепластинчатый перлит или сорбитообразный перлит. Процентное содержание цементита в виде мелких включений не должно превышать 10 %, для феррита – не более 10 % площади шлифа. Существуют методики оптико-математического метода описания металлографических изображений, позволяющие оценить процентное содержание включений различных фаз высокохромистого чугуна [9]. Проблема повышения надежности ЦПГ может быть решена путем всесторонних исследований возможных эксплуатационных изменений материалов с применением современной испытательной, исследовательской техники и аналитических программ. При любом динамическом и тепловом воздействии на кольца в процессе эксплуатации внутренняя структура материала изменяется, а зона пластической деформации приобретает характерные особенности. Это подтверждается послойным текстурным анализом металла в области хрупких изломов для недеформированного нового образца и образца с дефектами после эксплуатации [10]. Увеличение плотности дислокаций, изменение микроструктуры и возможное появление текстурных неоднородностей можно исследовать, применяя металлографические методы и дифракцию рентгеновских и электронных лучей [11–14]. Анализ литературы по данной тематике позволяет сделать выводы о взаимосвязи изменений структуры и эксплуатационных свойств материала. В работе [15] исследователи выяснили, что при изменении материала рабочих органов погружных насосов из чугуна, когда пластинчатая форма включений графита меняется на шаровидную, существенно улучшаются такие эксплуатационные характеристики чугуна, как прочность и пластичность, но проявляется повышенная объемная усадка и ухудшается жидкотекучесть. Эти факторы необходимо учитывать при подборе технологии изготовления компрессионных колец. Прослеживается похожий характер влияния изменения микроструктуры на свойства материала для чугунов и для сталей. Анализ изменений микроструктуры и кристаллографической текстуры ферритной стали при коррозионном разрушении под нагрузкой (КРН) с помощью растровой электронной микроскопии позволил установить размер и тип неметаллических включений, элементный состав продуктов коррозии, а также характер разрушения в зоне действия КРН [16]. В рамках рентгеноструктурного анализа (РСА), при котором учитывали форму и размер зерен-кристаллитов, кристаллографическую текстуру, заселенность кристаллической решетки атомами, атомные смещения, фактор Дебая – Уоллера и инструментальное уширение линий, были оценены параметры тонкой структуры ферритной стали в зоне разрушения и в свободной от КРН зоне. Показано, что область разрушения характеризуется высокой плотностью внесенных дислокаций краевого типа, сильными упругими искажениями кристаллической решетки и относительно малым размером областей когерентного рассеяния (ОКР). Множество исследований различных видов стали показывает, что с повышением скорости деформации при высоких температурах увеличивается пороговая деформация, возникающая перед началом динамической рекристаллизации аустенита. При использовании микролегирова-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1