Влияние размера зерна поликристаллических материалов на их механические свойства

Механические свойства металлических сплавов в большой степени зависят от величины зерна. Так, зависимость предела текучести σ_т от размера (диаметра) зерна d описывается отношением

где σ₀ и k − постоянные величины для данного металла.

Влияние размера зерна d на условный предел текучести σ₀₂ и предел выносливости σ_-1 низкоуглеродистой стали показано на рис. 1.6а. Практическое значение этой закономерности определяется тем, что чем мельче зерно, тем труднее развивается хрупкая трещина. В то же время мелкое зерно понижает ударную вязкость (КCU) и порог хладноломкости (рис. 1.6б).

Зависимость твердости образцов из низкоуглеродистой стали с карбидными частицами различной степени дисперсности представлена на рис. 1.7. Характер зависимости показывает, что с увеличением размера частиц твердость значительно уменьшается.

Рис. 1.6. Влияние величины зерна d на условный предел текучести σ₀₂, предел

выносливости σ_-1 (а) и ударную вязкость KCU (б) низкоуглеродистой стали:

1 − мелкое зерно (0,04 мм); 2 − крупное зерно (0,09 мм)

а)	б)

Рис. 1.7. Зависимость твердости от величины зерна: а – глобулярный карбид в ферритной матрице (сталь 0,8% С), б – пластинчатая фаза структур перлитного типа (сталь 0,8% С)

Порядок выполнения работы

Подготовка микроскопа к визуальному наблюдению

· Установить объектив и окуляр соответственно выбранному увеличению.

· Винтами установить отверстие съёмной шайбы над объективом.

· Над отверстием съемной шайбы установить микрошлиф полированной поверхностью вниз.

· Поворотом стопорного винта освободить макрометрический винт.

· Вертикальным перемещением предметного столика, вращая макрометрический винт, найти изображение микрошлифа и застопорить механизм грубой подачи.

· С помощью микрометрического винта произвести фокусировку микроскопа на объект.

Определение цены деления

Для определения цены деления окуляра-микрометра необходимо:

· подготовить микроскоп к наблюдению;

· установить объект-микрометр на столик микроскопа таким образом, чтобы стекло со шкалой было направлено в сторону объектива, а пучок света проходил через центр стекла;

· изображение шкалы объекта-микрометра отыскать в поле зрения окуляра, для чего, удерживая рукоятки грубой подачи, освободить стопор этого механизма; непрерывно наблюдая в окуляр, плавно и медленно вращая рукоятку, добиться появления шкалы в поле зрения окуляра.

Добившись изображения шкалы объекта-микрометра в поле зрения окуляра, необходимо:

· установить шкалы объекта-микрометра и окуляра-микрометра параллельно друг другу (поворотом окуляра вокруг оси);

· винтами предметного столика добиться частичного наложения шкал и совмещения в одну линию начальных или любых других штрихов обеих шкал;

· не меняя положения столика, отыскать другую пару штрихов, принадлежащих разным шкалам, совмещающихся в одну линию;

· подсчитать число делений шкалы объекта-микрометра М и окуляра-микрометра Н, находящихся между двумя парами совмещенных в линию штрихов;

· определить цену деления окуляра-микрометра по формуле (1.2).