3.Материал и методика исследований.

В данной работе была поставлена задача изучения влияния внутренней структуры, определяемой термообработкой и поверхностного упрочнения путем ионного азотирования на механизмы пластической деформации и на механические свойства стали 12Х1МФ.

В качестве материала исследований выбрана малоуглеродистая малолегированная сталь перлитного класса 12Х1МФ теплотехнического назначения. Из исследуемой стали изготавливали образцы для микроструктуры, измерения микротвердости и испытаний на растяжение и сжатие. Размеры рабочей части образцов для испытаний на растяжение3041.5мм. После механической обработки образцы подвергали термообработке - отжигу, с целью варьирования величен зерна. Для измерения структуры и свойств стали и, соответственно, измерения сопротивления распространению полосы локализованной деформации образцов подвергли нагреву до температур 950С(15 мин.) и 1200 С,(двухчасовой выдержке).С повышением температуры нагрева получающаяся после охлаждения микроструктура все более отличается от равновесной. В микроструктуре увеличивается доля перлитообразной составляющей, меняется ее морфология, растет микротвердость отдельных составляющих микроструктуры (от 180 до 210 МПа для феррита ). Для образцов, нагревавшихся до 1200С, характерно видманштетова структура. Для микроструктуры образцов, особенно нагревавшихся до высокой температуры, характерно декорирование границ зерен феррита мелкодисперсными частицами карбидной фазы. Все эти отличия в структуре способны влиять на сопротивление деформации на различных масштабных уровнях, а следовательно, и на механизмы пластической деформации и механические свойства.

Состояние поверхности измеряли ее упрочнением путем азотирования в азотсодержащей плазме тлеющего разряда при температуре 550С (время азотирования составляло 5 мин. И 45 мин.соответственно). Микротвердость азотированного слоя практически не зависит от предварительной термической обработки и составляет 10.5-11.5 ГПа. Металлографически азотированный слой на исследуемых образцах почти не выявляется, но он хорошо фиксируется по результатам измерения микротвердости.

Для изучения деформационного рельефа, образующегося на поверхности в процессе деформации, одну из граней образцов полировали. Испытания на растяжение производили на установке ИМАШ-2078. Микроструктуру образцов исследовали с помощью микроскопа NEOPHT-21, микротвердость измеряли на приборе ПМТ-3.

3.1 Оптико-телевизионные измерительные системы.

Анализ получают с помощью оптико-телевизионных систем видеоинформации, что позволяет проследить поэтапное изменение патологии поверхности и выделить на каждом этапе количественные характеристики, связанные с механическим состоянием конструкционного материала. На стадии развитой пластической деформации принципиально важными являются следующие характеристики: значение локальных пространственных разворотов и перемещений структурных элементов на разных масштабных уровнях, цифровая идентификация мезоскопических субструктур для конкретных материалов на разных этапах нагружения, получаемая в результате известных или разрабатываемых компьютерных программ с целью распознавания образцов сложных геометрических объектов.

Работа ОТНС осуществляется следующим образом:

1) Текущее изображение и эталонное изображение разбиваются на необходимое число фрагментов.

2) Каждый фрагмент эталонного изображения сравнивается с соответствующим фрагментом текущего изображения и определяется смещение текущего изображения относительно эталонного изображения.

Строится карта векторов смещений, на которой стрелками отмечались направления и величина смещения площадок (точка соответствует минимальному, нулевому смещению).