Методические аспекты исследования высокопрочной стали при помощи рентгеновской и нейтронной дифракции

Методы рентгеновской и нейтронной дифракции являются одними из наиболее информативных при исследованиях интегрального содержания дисперсных выделений в высокопрочных среднеуглеродистых сталях. Достоинства методов и ограничения их применения сопоставлены на примере исследования изменений качественного и количественного составов дисперсных фаз в износостойкой стали марки Б1700 в закаленном состоянии и после отпуска в интервале температур 150–600°C. По результатам исследования установлено, что остаточный аустенит присутствует в закаленном состоянии и полностью растворяется после отпуска при температуре выше 300°C. В этом же температурном диапазоне на дифракционной картине появляется цементит. Результаты исследования показывают, что нейтронные инструменты более надежно могут выявить малые количества остаточного аустенита, при этом рентгеновские инструменты дают лучшее разрешение, особенно при больших углах рассеяния.

1. Уманский Я. С., Скаков Ю. А., Иванов А. Н., Расторгуев Л. Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. – М.: Металлургия, 1982. – 632 с.

2. Cousin F. Small-angle neutron scattering // EPJ Web of Conferences. – 2015. – V. 104. – P. 01004.

3. Рябов В. В., Князюк Т. В., Михайлов М. С., Мотовилина Г. Д., Хлусова Е. И. Структура и свойства новых износостойких сталей для сельскохозяйственного машиностроения // Вопросы материаловедения. – 2016. – Т. 86, № 2. – С. 7–19.

4. Shvetsov V. N. Neutron Sources at the Frank Laboratory of Neutron Physics of the Joint Institute for Nuclear Research // Quantum Beam Science. – 2017. – V. 6, N 1. – P. 1–9.

5. Keppler R., Ullemeyer K., Behrmann J. H., Stipp M. Potential of full pattern fit methods for the texture analysis of geological materials: implications from texture measurements at the recently upgraded neutron time-of-flight diffractometer SKAT // Journal of Applied Crystallography. – 2014. – N 47. – P. 1520–1534.

6. Nikolayev D. I., Lychagina T. A., Nikishin A. V., Yudin V. V. Study of error distribution in measured pole figures // Solid State Phenomena. – 2005. – N 105. – P. 77–82.

7. Lychagina T., Nikolayev D., Sanin A., Tatarko J., Ullemeyer K. Investigation of rail wheel steel crystallographic texture changes due to modification and thermomechanical treatment // 17th International Conference on Textures of Materials (ICOTOM 17), 2015. Vol. 82 012107. – P. 1–6.

8. Balagurov A. M., Beskrovnyy A. I., Zhuravlev V. V., Mironova G. M., Bobrikov I. A., Neov D. Sheverev S.G. Neutron diffractometer for real-time studies of transient processes at the IBR-2 pulsed reactor // J. Synch. Investig. – 2016. – N 10. – P. 467–479.

9. Новиков И. И. Теория термической обработки металлов. – М.: Металлургия, 1986. – 480 с.

10. Zhu C., Cerezo A., Smith G. D. W. Carbide characterization in low-temperature tempered steels // Ultramicroscopy. – 2009. – N 109. – P. 545–552.

11. Hoyos J., Ghilarducci A., Salva H., Velez J. Evolution of martensitic microstructure of carbon steel tempered at low temperatures // Procedia Materials Science. – 2012. – N 1. – P. 185–190.

12. Talebi S. H., Ghasemi-Nanesa H., Jahazi M., Melkonyan H. In situ study of phase transformations during non-isothermal tempering of bainitic and martensitic microstructures // Metals. – 2017. – V. 7 (9), N 346. – P. 13.

13. Синдо Д., Оикава Т. Аналитическая просвечивающая электронная микроскопия. – М.: Техносфера, 2006. – 256 с.

14. Свергун Д. И., Фейгин Л. А. Рентгеновское и нейтронное малоугловое рассеяние. – М.: Наука, 1986. – 280 с.

15. Рябов В. В., Хлусова Е. И., Зисман А. А., Рогожкин С. В., Никитин А. А., Лукьянчук А. А. Количественный анализ карбидных фаз среднеуглеродистой стали после низкого отпуска // Металлург. 2018. – № 9. – С. 64–70.

16. Hutchinson B., Hagstrom J., Karlsson O., Lindell D., Tornberg M. Microstructures and hardness of as-quenched martensites (0.1–0.5%C) // Acta Materialia. – 2011. – N 59. – P. 5845–5858.

17. Hou Z., Babu R.P., Hedstrom P., Odqvist J. Microstructure evolution during tempering of martensitic Fe–C–Cr alloys at 700C // J. Mater. Sci. – 2018. – N 53. – P. 6939–6950.

18. Горелик С. С., Расторгуев Л. Н., Скаков Ю. А. Рентгенографический и электронно- оптический анализ. – М., 1970.

19. Федосеев М. Л., Петров С. Н., Исламов А. Х., Дроздова Н. Ф., Лычагина Т. А., Николаев Д. И. Комплексный подход к количественному описанию карбидов в высокопрочной стали // Письма о материалах. – 2018. – Т. 3, № 8. – С. 323–328.

20. Lychagina T. A., Zisman A. A., Yashina E. A., Nikolayev D. I. Directly verifiable neutron diffraction technique to determine retained austenite in steel // Advanced Engineering Materials. – 2017. – N 1700559. – P. 1–6.

21. Гринберг Е. М., Алексеев А. А., Бударина А. В., Саломатников М. С. Особенности мартенситной структуры среднеуглеродистой стали после низкотемпературного отпуска // Известия ТулГУ. Технические науки. – 2015. – № 5.2. – С. 251–256.

22. Иванов Ю. Ф., Козлов Э. В. Изотермический отпуск закаленной среднеуглеродистой малолегированной стали. Преобразование дефектной структуры // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. – 2004. – Т. 1, № 2. – С. 21–32.

23. Kriška M., Tacq J., Van Acker K., Seefeldt M., Van Petegem S. Neutron and X-ray diffraction study of residual and internal stress evolution in pearlitic steel during cold drawing // Journal of Physics: Conference Series. – 2012. – No. 340. – P. 012101.