Особенности микрострения участков возле зон разрыва при высоких температурах; микрофрактография зон разрушения

При проведении исследований деформационных процессов методами высокотемпературной металлографии заслуживает особого внимания изучение микростроения участков вблизи зон разрыва образцов, а также применение микрофрактографических наблюдений за поверхностями разрушения.

Для суждения о величине смещения отдельных зерен на поверхности образца после испытания при растяжении и нагреве в вакууме целесообразна съемка микрофотографий на интерференционном микроскопе. На рис. 202 помещены три пары снимков, сделанных при комнатной температуре при помощи микроскопа типа МИИ-4 с участков вблизи зоны разрушения образцов бинарного никельмолибденового сплава 7% (вес.) Mo. Образцы были испытаны и разорваны при 450, 600 и 900 °C в процессе растяжения напряжениями 32, 16 и 3 кг/мм2 соответственно. Для сравнения один и тот же участок каждого образца сфотографирован без наложения линий интерференции, а также при наличии интерференционной картины. Вертикальными стрелками показано направление действия растягивающих напряжений.

Следует обратить внимание на смещение линий интерференции в зонах сопряжения сдвинутых внутризеренных объемов (отмечены на рис. 202, б и г стрелками с черными кружками).

При испытании, проводившемся с нагревом образца на 900 °С, по характеру распределения линий интерференции видно взаимное смещение отдельных целых зерен (рис. 202, е).

На рис. 203 приведены схемы, иллюстрирующие характер зон разрушения при внутризеренном (рис. 203, а) и межзеренном (рис. 203, б) разрушении. В первом случае в некоторых зернах могут наблюдаться характерные «ступеньки», во втором — очерчиваются следы «отрыва» отдельных зерен.

Приведенная на рис. 204, а микрофотография снята с зоны разрыва образца сплава Ni + 7% Mo, проходившего испытания при нагреве на 450 °C под действием растягивающих напряжений онач = 32 кг/мм2 и разрушившегося через 1 час 55 мин. В отмеченной стрелкой зоне хорошо видны «ступеньки», образовавшиеся при разрыве.

Зона «межзеренного» разрыва, образовавшегося при разрушении образца через 1 час 35 мин. при нагреве на 900 °C и растяжении напряжениями 6,6 кг/мм2, показана на рис. 204, б.

Следует отметить, что из-за неизбежных неровностей и большой глубины образующегося микрорельефа четкими на микрофотографиях зон разрыва могут получиться только отдельные участки наблюдаемой поверхности. Однако, снимая серию микрофотографий одного и того же участка, можно применить дефокусировку с начальной поверхности на более глубоко лежащие зоны, а затем смонтировать из отдельных фотографий снимок, отображающий общую картину микрорельефа разрушенной поверхности. На рис. 204, в помещена выполненная таким методом микрофотография поверхности зоны разрыва образца сплава Ni + 7% Mo. Образец разрушился при растяжении в вакууме под напряжением о = 32 кг/мм2 и температуре 450 °С. Рассматриваемая микрофотография состоит из шести отдельных снимков (1—6). При этом дефокусировка (смещение объектива микроскопа) при съемке микрофотографии 2 относительно положения при съемке первой составляет 28 мк, 3-й — 56 мк, 4-й — 86 мк, 5-й — 125 мк и 6-й — 152 мк.

Высота отдельных «ступенек», определенная простым измерением под микроскопом на образцах, разрушенных в указанных условиях, составляет от 8 до 12 мк. В этой связи интересно сопоставить описываемые наблюдения с данными Т. Судзуки и Т. Имура, а также ряда других исследователей, полагающих, что в материалах с кубической кристаллической решеткой большая часть несовершенств и дислокаций образует плоские гексагональные сетки, из которых построены границы между блоками. Эти блоки имеют в поперечнике около 10 мк (что, в частности, экспериментально показано Д.М. Хеджесом и Д.В. Митчелом, производившими прямые измерения на бромистом серебре).

Можно полагать, что наблюдаемые при проведении описываемых опытов в зонах внутризеренного разрыва образцов «ступеньки» шириной около 10 мк являются границами зон скопления дислокаций, образующих локальные участки концентрации внутренних напряжений.

Образец, показанный на рис. 205, а (х18), разорвался после трехчасовой выдержки при 450 °C и растяжении под напряжением о = 28 кг/мм2. В зоне разрыва при данном режиме испытания видны отдельные неровности, образовавшиеся при внутризеренной деформации и разрушении.

Рис. 205, б представляет микрофотографию зоны разрыва образца, подвергнутого выдержке в течение 1 часа 20 мин. при 900 °C под напряжением о = 6,6 кг/мм2. Видны следы «вырыва» отдельных зерен, особенно в участках, отмеченных стрелками. Такой своеобразный микрорельеф, напоминающий в некоторых зонах пчелиные соты, свидетельствует о том, что при данном режиме испытания целые кристаллиты материала испытываемого образца разделялись точно по границам сопряжения, так как эти области при режиме данного опыта были участками наименьшей прочности.