5.4.3. Металлография

Металлографическое исследование проводят на микроскопах, описанных в начале этой книги, после соответствующей подготовки шлифов. Микроструктура металла позволяет, даже без проведения количественных измерений, примерно оценить температурный интервал, в котором из­делие подвергалось нагреву на пожаре. На рис. 1.65 показана структура, характерная для холоднодеформированного изделия, - вытянутые зер­на, ориентированные в направлении приложения усилия при деформации, а также структуры, характерные для промежуточных этапов рекристал­лизации и равноосные зерна, возникающие в металле после завершения этого процесса.

Рис. 1.65. Изменение структуры холоднодеформированного металла при нагревании:

а) холоднодеформированный металл;

б) начало первичной рекристаллизации;

в) завершение первичной рекристаллизации;

г) рост зерна (собирательная рекристаллизация)

В [81, 63] впол­не справедливо от­ме­чается, что наличие вытянутых в од­ном направлении зе­рен свидетельствует о том, что температура нагрева на по­жаре была ниже 500 ⁰С (рекрис­тал­­лиза­ция еще не прошла). Появление на фоне вытянутых зерен мел­­ких равноосных зерен свидетельствует о начале процесса рекристаллизации, т.е. температуре наг­­рева 550-650 ⁰С. И, наконец, структура из одних мелких рав­ноосных зерен свидетельствует о завершенном процессе рекристаллизации, что обычно имеет место при температуре более 700 ⁰С.

Количественная оценка степени рекристаллизации возможна путем из­мерения геометрических размеров зерна и расчета так называемого “коэф­фициента формы” - среднего соотношения размеров зерен по горизон­тали и вертикали. Такие измерения - довольно трудоемкая работа, поэ­тому проводить их нужно на приборе, обеспечивающем хотя бы частичную автоматизацию измерений. Нами измерения выполнялись (ис­следования под руководством автора проводил слушатель СПбВПТШ С.П.Король) на микротвердомере ПМТ-3М, имеющем фотоэлектрический микрометр и связанное с ним электронно-вычислительное устройство. Методика измерений состояла в фиксации размеров примерно 20 зе­рен (в пределах наблюдаемой в окуляр части шлифа) по вертикали и 20 зерен по горизонтали с расчетом средних значений этих параметров L_i и L_j, мкм. Полученные для двух видов стальных изделий результаты представ­лены в таблице 1.24. Из приведенных данных видно, что коэффициент формы начинает заметно меняться при температуре выше 500 ⁰С, а к 800 ⁰С, с завершением процесса рекристаллизации, зерна становятся близки к равноосным (К=0,86-0,96).

Таблица 1.24

Изменение линейных размеров зерна и коэффициента формы зерна (к) при нагревании холоднодеформированных стальных изделий

	Болты М12			Гайки М10
t, 0С	L i ср., мкм	L j ср., мкм	К	L i ср., мкм	L j ср., мкм	К
20	9,6	22,5	0,33	11,5	18,9	0,61
100	10,6	26,0	0,41	22,6	33,2	0,68
200	9,4	27,9	0,34	22,9	34,2	0,67
300	9,5	29,7	0,32	12,8	18,0	0,71
400	9,6	27,7	0,35	11,3	18,1	0,62
500	9,4	28,1	0,34	13,6	19,1	0,71
600	11,5	23,5	0,49	12,9	17,1	0,75
700	15,1	18,6	0,82	13,2	15,8	0,83
800	20,8	24,9	0,86	32,5	33,9	0,96
900	22,2	25,0	0,89	16,4	17,6	0,93

Холоднодеформированная медь до нагрева и рекристаллизации име­­ет мелкое зерно, также, в основном, продолговатой формы. После нагрева до температур выше 300 ⁰С наблюдается заметный рост зерен и изменение их формы до равноосной [149]. Относительный размер зерен при этом, по данным [149], последовательно возрастает в интервале температур 300-800 ⁰С от 0,2-0,3 до 1,0.