Исследование строчечной структуры строительной стали методом атомно-силовой микроскопии

В.В. Дука, Л.П. Арефьева, В.Н. Пустовойт, Д.А. Киселёва показать трудоустройства и электронную почту
Получена 28 мая 2020; Принята 15 сентября 2020;
Цитирование: В.В. Дука, Л.П. Арефьева, В.Н. Пустовойт, Д.А. Киселёва. Исследование строчечной структуры строительной стали методом атомно-силовой микроскопии. Письма о материалах. 2020. Т.10. №4. С.445-450
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-4-445-450

Аннотация

Методом атомно-силовой микроскопии исследована топология поверхности стали 14Г2 со строчечной структурой и измерены ее шероховатость и волнистость. Анализ полученных результатов показал, что поверхность со строчечной структурой несколько более развита и имеет более высокие значения фрактальной размерности, чем однородная структура троосто-мартенсита.В работе приведены результаты комплексного исследования микро- и наноструктуры стали методами оптической и атомно-силовой микроскопии, проведенными в соответствии с международными стандартами. Исследования проводились на образцах, полученных двумя различными путями: полной закалкой и закалкой из межкритического интервала. Объектом исследования служила конструкционная легированная строительная сталь 14Г2 с троосто-мартенситной и феррито-мартенситной структурами. Контроль химического состава стали осуществлялся с помощью оптико-эмиссионного спектрометра Q8 MAGELLAN. Препарирование образцов для АСМ исследований не включало операцию травления. Исследования микроструктур выполняли на оптических микроскопах Метам РВ-22 и Neophot-21. Оптическая микроскопия показала наличие в структуре образца стали, закаленной из межкритического интервала, строчечной структуры, состоящей из феррита и мартенсита. Количественная оценка упрочняющей фазы (мартенсита) проводилась с использованием программы КОИ-1, предназначенной для количественного металлографического анализа цифровых фотографий микроструктуры материалов. По данным стереометрического анализа микроструктуры данного образца, объемная доля мартенсита составляет 30 %. Трехмерные изображения поверхности образцов были получены методом атомно-силовой микроскопии (PHYWE Compact AFM) в полуконтактном режиме в воздушной атмосфере. Далее определялись одномерные (текстура, шероховатость, волнистость) и статистические параметры рельефа поверхности (средняя арифметическая шероховатость, средняя квадратическая шероховатость, асимметрия, эксцесс). Метод подсчета кубов использовался для оценки фрактальной размерности. Сравнительный анализ полученных данных показал, что поверхность со строчечной структурой несколько более развита и имеет более высокие параметры шероховатости и значения фрактальной размерности, чем поверхность с однородной структурой троосто-мартенсита.

Ссылки (17)

1. V. N. Pustovoit, Yu. M. Dombrovskii, V. V. Lavrichenko. Uspekhi sovremennogo yestestvoznaniya. 3, 57 (2005). (in Russian) [В. Н. Пустовойт, Ю. М. Домбровский, В. В. Лавриченко. Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 3 (15), 5 (2006).].
2. V. N. Pustovoit, Yu. V. Dolgachev, V. V. Duka. Izvestiya Volgogradskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 10 (205), 118 (2017). (in Russian) [В. Н. Пустовойт, Ю. В. Долгачев, В. В. Дука. Известия Волгоградского государственного технического университета.10 (205), 118 (2017).].
3. V. N. Pustovoit, Yu. V. Dolgachev, V. V. Duka, L. P. Aref`eva, V. V. Fedosov, V. M. Salynskikh. MATEC Web of Conferences. 226, 03006 (2018). Crossref
4. A. S. Zubchenko, M. M. Koloskov, Yu. V. Kashirskiy Marochnik staley i splavov (ed. by A. S. Zubchenko). Moskow, Mashinostroyeniye (2003) 784 p. (in Russian) [А. С. Зубченко, М. М. Колосков, Ю. В. Каширский. Марочник сталей и сплавов (под ред. А. С. Зубченко). Москва, Машиностроение (2003) 784 с.].
5. P. G. Ul`yanov, D. Yu. Usacheva, B. V. Sen`kovskiy, K. I. Borygina, F. A. Nikolayev, V. K. Adamchuk, S. V. Pushko, A. A. Mal’tsev, K. S. Balizh. Vestnik SPbGU. Ser. 4. 4, 43 (2012). (in Russian) [П. Г. Ульянов, Д. Ю. Усачева, Б. В. Сеньковский, К. И. Борыгина, Ф. А. Николаев, В. К. Адамчук, С. В. Пушко, А. А. Мальцев, К. С. Балиж. Вестник СПбГУ. Сер. 4. 4, 43 (2012).].
6. L. P. Aref`eva, I. G. Shebzukhova. Physical and chemical aspects of the study of clusters, nanostructures and nanomaterials. 10, 27 (2018). (in Russian) [Л. П. Арефьева, И. Г. Шебзухова. Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 10, 27 (2018).]. Crossref
7. L. P. Aref`eva, A. V. Blinov, А. A. Kravtsov, I. G. Shebzukhova, A. V. Serov. Matec Web of Conferences. 226, 03009 (2018).]. Crossref
8. L. B. Zuyev, G. V. Shlyakhova. Materialovedeniye. 7, 7 (2014). (in Russian) [Л. Б. Зуев, Г. В. Шляхова. Материаловедение. 7, 7 (2014).].
9. I. A. Pankratov, I. N. Stepankin. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov. 83 (7), 40 (2017). (in Russian) [И. А. Панкратов, И. Н. Степанкин. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 83 (7), 40 (2017).].
10. M. B. Rigmant, M. K. Korkh, D. I. Davydov, D. A. Shishkin, Y. V. Korkh, A. P. Nichipuruk, N. V. Kazantseva. Russian Journal of Nondestrructive Testing. 51 (11), 680 (2015). Crossref
11. V. V. Duka , V. N. Pustovoit, L. P. Aref`eva, D. A. Ostapenko, Yu. M. Dombrovskii. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 680, 012023 (2019). Crossref
12. G. V. Shlyakhova, L. B. Zuyev, Ye. A. Popova. Vestnik Tambovskogo universiteta. Seriya Yestestvennyye i tekhnicheskiye nauki. Prilozheniye k zhurnalu. 23 (123), 581 (2018). (in Russian) [Г. В. Шляхова, Л. Б. Зуев, Е. А. Попова. Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Приложение к журналу. 23 (123), 581 (2018).]. Crossref
13. G. V. Shlyakhova, S. A. Barannikova, L. B. Zuyev. Vestnik Tambovskogo universiteta. Seriya Yestestvennyye i tekhnicheski nauki. 21 (3), 1447 (2016). (in Russian) [Г. В. Шляхова, С. А. Баранникова, Л. Б. Зуев. Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технически науки. 21 (3), 1447. (2016).]. Crossref
14. S. A. Barannikova, G. V. Shlyakhova, L. B. Zuyev. Vestnik Tambovskogo universiteta. Seriya Yestestvennyye i tekhnicheski nauki. 21 (3), 882 (2016). (in Russian) [С. А. Баранникова, Г. В. Шляхова, Л. Б. Зуев. Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технически науки. 21 (3), 882 (2016).]. Crossref
15. G. V. Shlyakhova, L. B. Zuev, E. A. Popova. AIP Conference Proceedings. 2053, 030063 (2018). Crossref
16. V. S. Ivanova, A. S. Balankin, I. Zh. Bunin, A. A. Oksogoyev Sinergetiks and fraktals in material science. Moscow, Nauka (1994) 383 p. (in Russian) [В. С. Иванова, А. С. Баланкин, И. Ж. Бунин, А. А. Оксогоев. Синергетика и фракталы в материаловедении. Москва, Наука (1994) 383 с.].
17. GOST R ISO 4287-2014. Natsional’nyy standart Rossiyskoy Federatsii. Geometricheskiye kharakteristiki izdeliy (GPS). Data vvedeniya 01.01.2016. (in Russian) [ГОСТ Р ИСО 4287-2014. Национальный стандарт Российской Федерации. Геометрические характеристики изделий (GPS). Дата введения 01.01.2016.].

Другие статьи на эту тему