Определение упругих характеристик структурных составляющих сталей Х12 и Р6М5 методом атомно-силовой микроскопии

Методами атомно-силовой микроскопии проведен сравнительный анализ упругих характеристик структурных составляющих многофазных материалов. В процессе взаимодействия вершины зонда с поверхностью исследуемого образца в динамическом режиме работы атомно-силового микроскопа фиксировали изменения динамических характеристик микроконсоли (амплитуду и фазу колебаний, резонансную частоту). В результате одновременно с визуализацией топографии поверхности регистрировали фазовый контраст полиморфных материалов с наномасштабным разрешением. Используя полученные данные, определяли упругие характеристики структурных составляющих и упрочненных слоев сталей ледебуритного класса Х12 и Р6М5. Для оценки упругих характеристик поверхностно-модифицированных слоев материалов проводили сопоставительный анализ фазового контраста на подготовленной поверхности составных (из двух половин, каждая из которых имела модифицированный слой) образцов. Совмещая образцы по поверхностям с модифицированными слоями, половинки жестко скрепляли и место стыка шлифовали. Полученный поперечный микрошлиф позволял исследовать тонкие прослойки двух модифицированных слоев и подложку с обеих сторон. Оценка упругих характеристик структурных составляющих и тонких поверхностных слоев сталей показала, что картина распределения фазово го контраста, формирующегося при сканировании поверхности образцов, отражает свойства разнородных материалов. Предложенную методику можно применять для определения модуля упругости как упрочненных слоев малой толщины, так и структурных составляющих.

атомно-силовая микроскопия, стали ледебуритного класса, модифицированные слои, модуль упругости, atomic force microscopy, steel of ledeburite class, modified layers, modulus of elasticity

1. Song Y., Bhushan B. Atomic force microscopy dynamic modes: modeling and applications / J. Phys. Condens. Matter. 2008. Vol. 20. P. 225012.

2. Чижик С. А. Трибомеханика прецизионного контакта (сканирующий зондовый анализ и компьютерное моделирование): автореф. дис.. докт. тех. наук. - Гомель, 1998. - 40 с.

3. ГОСТ 1497-84. Металлы: Методы испытания на растяжение. -М.: Стандартинформ, 2008. - 4 с.

4. Булычев С. И., Алехин В. П. Испытание материалов непрерывным вдавливанием индентора. - М.: Машиностроение, 1990. - 224 с.

5. Oliver W. C., Pharr G. P. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments / J. Mater. Res. 1992. Vol. 7. N 6. P. 1564 - 1575.

6. Розенберг Е. М. Об определении модуля упругости методом вдавливания / ЖТФ. 1945. №3. С. 157- 172.

7. Кенько В. М., Степанкин И. Н. К вопросу учета структурных особенностей инструментальных сталей при изготовлении матриц холодновысадочной оснастки / Литье и металлургия. 2004. № 4. С. 110-116.

8. Тот Л. Карбиды и нитриды переходных металлов. - М.: Мир, 1974. - 294 с.

9. Францевич И. H., Гнесин Г. Г., Курдюмов А. В., Карюк Г. Г. и др. Сверхтвердые материалы. - Киев: Навукова думка, 1980. - 296 с.

10. Самсонов Г. В., Виницкий И. М. Тугоплавкие соединения (справочник). - М.: Металлургия, 1976. - 560 с.

11. Кайдаш Н. Г., Четверикова Л. Н. Структура и свойства боридосилицидных покрытий на железе и стали / Вісник Черкаського національного університету. 2007. Вип. 114. С. 89 - 115.