Реферат: Виявлення впливу вуглецю на міжатомну взаємодію сплавів на основі заліза і нікелю

Сплави були виплавлені у вакуумній індукційній печі в захисній атмосфері аргону. Сталі, які містять вуглець, Fe-17% Cr-9% Mn-14% Ni-(0,001-0,77)% C були виплавлені в плазмоводуговій печі в захисній атмосфері аргону. Концентрація вуглецю визначалася хімічним аналізом, а вміст нікелю та марганцю був отриманий за допомогою рентгенівського спектрального аналізу. Дані по спектральному аналізу представлені у табл. 1 та 2. Фазовий склад сплавів контролювався рентгенівським аналізом.

Зливки сплавів після зачистки поверхні відпалювали у вакуумі протягом 3 годин при температурі 1273 K. Для дилатометричних досліджень були виготовлені циліндри довжиною 11–15 мм та діаметром 6,5 мм. Зразки для мессбауерівської спектроскопії представляли собою фольги товщиною 20-25 мкм.

Таблиця 1. Хімічний склад виплавлених сплавів

Сплав	Ni мас, %	Mn мас, %	Co мас, %	C мас, %	Fe мас, %
Fe-36Ni	36,0	-	-	-	баланс
Fe-36Ni	34,1	0,027	~0,007	-	баланс
Fe-30Ni	30,3	-	-	-	баланс
Fe-30Ni	29,2	0,024	<0,01	-	баланс
Fe-30Ni-C	29,7	-	-	0,97	баланс
Fe-30Ni-C	30,5	-	-	1,5	баланс
Fe-30Ni-C	30,1	~0,006	~0,008	1,18	баланс
Fe-30Ni-C	30,0	0,042	<0,01	1,26-1,35	баланс
Fe-30Ni-Mn	29,8	0,607	~0,01	-	баланс
Fe-30Ni-Mn	29,7	0,83	-	-	баланс
Fe-30Ni-Mn-C	30,1	0,438	<0,01	1,22-1,23	баланс
Fe-30Ni-Mn-C	30,2	0,796	-	1,15	баланс
Fe-36Ni-C	36,1	-	-	0,55	баланс
Fe-36Ni-C	35,9	0,013	0,019	0,6-0,62	баланс
Fe-25Ni-C	25,3	-	-	0,78	баланс

Таблиця 2. Хімічний склад виплавлених сталей з різним вмістом вуглецю

Ni Мас, %	Mn мас, %	Cr мас, %	C мас, %	Fe мас, %
12,8	9,1	17,0	0,001	баланс
13,7	9,1	17,2	0,080	баланс
14,5	8,9	17,0	0,160	баланс
13,9	9,6	17,1	0,300	баланс
14,5	7,4	16,0	0,360	баланс
13,9	8,9	17,1	0,460	баланс
14,8	8,3	16,2	0,550	баланс
14,7	8,9	17,2	0,590	баланс
14,5	8,7	16,7	0,770	баланс

Для вимірювань магнітними методами були виготовлені зразки розміром 1,8x1,8x10,5 мм. Для нейтронографічних та рентгенівських досліджень були виготовлені пластинки товщиною 2-2,5 мм. Для вимірювання мікротвердості були виготовлені пластинки товщиною 1,7-2,1 мм. Для ультразвукових досліджень були виготовлені циліндри довжиною 10 мм та діаметром 10 мм. Всі зразки перед вимірюваннями були нагріті до 1373 K у вакуумі чи шлаку протягом 5-30 хвилин і загартовані у воді чи маслі. Також, деякі зразки потім додатково відпалювали протягом 2 годин у вакуумі при 773 K.

Автоматизований дилатометричний комплекс дозволяє проводити дослідження від 110 до 520 K зі сталою швидкістю як нагрівання так і охолодження. При вимірюваннях використовували діапазон ±25 мкм, що відповідає чутливості 0,005 мкм. В конструкції передбачена можливість вимірювань у вакуумі, в інертному газі або повітрі, що забезпечується спеціальною герметичною камерою. Для встановлення нуля датчика переміщення нами розроблено пристрій оригінальної конструкції. При вимірюваннях термопара знаходилась в контакті зі зразком.

Калібрування дилатометру проводили з використанням зразкових мір довжини, та зразків чистих елементів Fe, Ni та інварного сплаву Fe–36% Ni. Початкова довжина зразків вимірювалася з похибкою ±0,005 мм. За допомогою розробленої програми проводили розрахунки ТКЛР-температура, а також згладжування кривих ТКЛР-температура з врахуванням результатів калібрування. Розрахунки ТКЛР проводили з точністю ± 0,3×10^-6 K^-1 .

Для вимірювання розширення зразка і температури та її стабілізації розроблено двоконтурну систему автоматизації, до складу якої входять комп’ютер P-200 Pro, інтерфейси LPIO-56 та PIO-48, АЦП Щ300 і Ф283, цифрові регулятори потужності TIO-4. Інтерфейс LPIO-56 та цифровий регулятор потужності TIO-4 мають оригінальні схемотехнічні вузли. Програмне забезпечення цієї системи написане на мові C++, і включає модуль реєстрації розширення та температури зразка і термостату в реальному часі, і модуль цифрового керування на основі ПІ-закона.

Мікротвердість вимірювали на приладі ПМТ-3 при навантаженні 100 г. згідно вимог ГОСТ 9450-76.