ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
Лабораторная работа
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРИОДОВ РЕШЕТКИ МАРТЕНСИТА
И СОДЕРЖАНИЯ В НЕМ УГЛЕРОДА
Цель работы: ознакомиться с основами определения перио-
дов решетки мартенситной фазы (с/а) и научиться определять кон-
центрацию углерода в мартенсите на примере углеродистой стали.
Приборы и принадлежности: рентгеновский аппарат ДРОН-
3М; образцы углеродистой стали.
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Мартенсит – основная фаза закаленной стали – представляет
собой пересыщенный твердый раствор углерода в тетрагонально
искаженном α-железе. Углеродистая сталь в зависимости от ее тер-
мической обработки содержит следующие фазы: феррит (α-фаза) с
объемноцентрированной кубической решеткой, а = 2,8665Å, карбид
железа (цементит) с ромбической решеткой, а = 4,528 Å, b = 5,079 Å,
с = 6,748 Å; мартенсит с объемноцентрированной тетрагональной
решеткой, периоды
которой а и с зависят от содержания углерода
(рис. 1); остаточный аустенит (γ-фаза) с гранецентрированной куби-
ческой решеткой, период которой меняется в зависимости от содер-
жания углерода от а = 3,579 Å (0,7% С) до а = 3,612 Å (1,4% С).
Рис. 1. Зависимость периодов решетки мартенсита
от содержания углерода
4
Фазы железа (феррит, мартенсит и аустенит) определяют не-
посредственно по рентгенограммам, снятым со шлифов анализируе-
мой стали, карбиды и интерметаллические соединения дают на та-
ких рентгенограммах заметные линии лишь тогда, когда содержание
этих фаз в стали велико. Поэтому часто приходится проводить рент-
геноанализ осадков, выделенных из стали путем электролитическо-
го вытравливания
железной фазы (методика такого выделения кар-
бидов и интерметаллических фаз описана, например, Н.М. Поповой)
[4]. В приложении [2] приведены таблицы значений d для ряда фаз,
встречающихся в стали. Следует иметь в виду, что при электроли-
тическом травлении выделяющиеся фазы могут менять свой хими-
ческий состав (например, окисляться) и испытывать структурные
превращения.
Поэтому выводы из рентгеноанализа осадков надо
делать с крайней осторожностью.
В 1927 г. Н.Я. Селяков, Г.В. Курдюмов и Н.Т. Гудцов [4] ус-
тановили, что мартенсит закаленной стали представляет собой од-
нофазный твердый раствор углерода в тетрагонально искаженной
решетке α-железа. По мере увеличения содержания углерода в ста-
ли период решетки
мартенсита а несколько уменьшается, период с
заметно возрастает (см. рис. 1). Мартенсит закаленной стали с 1,7%
С имеет максимальное значение с/а = 1,08. Объем элементарной
ячейки V
яч
= а
2
с по мере увеличения содержания углерода возраста-
ет, так как увеличение периода с намного превышает уменьшение
квадрата периода а.
Рентгенограмма мартенсита отличается от рентгенограммы
феррита тем, что вместо одиночных линий (110), (200), (211) и (220)
феррита решетка мартенсита дает двойные линии, линия (310) ста-
новится даже тройной. Чем больше углерода в мартенсите (т. е. чем
сильнее период с отличается от а), тем шире раздвигаются линии
каждой такой пары.
При малых содержаниях углерода (< 0,6%) каждая пара сли-
вается в одну размытую линию, ширина которой уменьшается по
мере уменьшения содержания углерода. Интенсивности линий, об-
разующих пару, неодинаковы, так как они имеют разные значения
множителя повторяемости. В парах (011) – (110) и
(022) – (220) пер-
вая линия имеет множитель повторяемости, равный 8, вторая – 4,
поэтому первая линия интенсивнее второй, а в паре (002) – (200) с
Лабораторная работа Фазы железа (феррит, мартенсит и аустенит) определяют не-
посредственно по рентгенограммам, снятым со шлифов анализируе-
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРИОДОВ РЕШЕТКИ МАРТЕНСИТА
И СОДЕРЖАНИЯ В НЕМ УГЛЕРОДА мой стали, карбиды и интерметаллические соединения дают на та-
ких рентгенограммах заметные линии лишь тогда, когда содержание
Цель работы: ознакомиться с основами определения перио- этих фаз в стали велико. Поэтому часто приходится проводить рент-
дов решетки мартенситной фазы (с/а) и научиться определять кон- геноанализ осадков, выделенных из стали путем электролитическо-
центрацию углерода в мартенсите на примере углеродистой стали. го вытравливания железной фазы (методика такого выделения кар-
Приборы и принадлежности: рентгеновский аппарат ДРОН- бидов и интерметаллических фаз описана, например, Н.М. Поповой)
3М; образцы углеродистой стали. [4]. В приложении [2] приведены таблицы значений d для ряда фаз,
встречающихся в стали. Следует иметь в виду, что при электроли-
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ тическом травлении выделяющиеся фазы могут менять свой хими-
ческий состав (например, окисляться) и испытывать структурные
Мартенсит – основная фаза закаленной стали – представляет
превращения. Поэтому выводы из рентгеноанализа осадков надо
собой пересыщенный твердый раствор углерода в тетрагонально
делать с крайней осторожностью.
искаженном α-железе. Углеродистая сталь в зависимости от ее тер-
В 1927 г. Н.Я. Селяков, Г.В. Курдюмов и Н.Т. Гудцов [4] ус-
мической обработки содержит следующие фазы: феррит (α-фаза) с
тановили, что мартенсит закаленной стали представляет собой од-
объемноцентрированной кубической решеткой, а = 2,8665Å, карбид
нофазный твердый раствор углерода в тетрагонально искаженной
железа (цементит) с ромбической решеткой, а = 4,528 Å, b = 5,079 Å,
с = 6,748 Å; мартенсит с объемноцентрированной тетрагональной решетке α-железа. По мере увеличения содержания углерода в ста-
решеткой, периоды которой а и с зависят от содержания углерода ли период решетки мартенсита а несколько уменьшается, период с
заметно возрастает (см. рис. 1). Мартенсит закаленной стали с 1,7%
(рис. 1); остаточный аустенит (γ-фаза) с гранецентрированной куби-
С имеет максимальное значение с/а = 1,08. Объем элементарной
ческой решеткой, период которой меняется в зависимости от содер-
жания углерода от а = 3,579 Å (0,7% С) до а = 3,612 Å (1,4% С). ячейки Vяч = а2 с по мере увеличения содержания углерода возраста-
ет, так как увеличение периода с намного превышает уменьшение
квадрата периода а.
Рентгенограмма мартенсита отличается от рентгенограммы
феррита тем, что вместо одиночных линий (110), (200), (211) и (220)
феррита решетка мартенсита дает двойные линии, линия (310) ста-
новится даже тройной. Чем больше углерода в мартенсите (т. е. чем
сильнее период с отличается от а), тем шире раздвигаются линии
каждой такой пары.
При малых содержаниях углерода (< 0,6%) каждая пара сли-
вается в одну размытую линию, ширина которой уменьшается по
мере уменьшения содержания углерода. Интенсивности линий, об-
разующих пару, неодинаковы, так как они имеют разные значения
множителя повторяемости. В парах (011) – (110) и (022) – (220) пер-
вая линия имеет множитель повторяемости, равный 8, вторая – 4,
Рис. 1. Зависимость периодов решетки мартенсита поэтому первая линия интенсивнее второй, а в паре (002) – (200) с
от содержания углерода
3 4
