Исследование адгезионно-активных поверхностных структур в быстрорежущей стали Р6М5

Адгезионные процессы — основная причина изнашивания металлорежущего инструмента. Идентификация адгезионно-активных поверхностных структур — микро- и мезомасштабных зон с повышенной плотностью дефектов кристаллического строения и высокой поверхностной энергией — возможна путем обработки поверхности соответствующими реактивами по аналогии с травлением металлографического шлифа. По степени затемнения (величине темно-серого оттенка) микроструктуры, выявленного травлением, оценивали уровень свободной энергии структурного образования. При этом степень темноты оттенка можно количественно описать и ранжировать с помощью цветовой сегментации. Большинство специализированных программ обработки металлографических изображений включают подобный алгоритм. Изображения исследовали, используя следующие показатели структурной организации адгезионно-активных центров: плотность микроструктурных объектов с высокой величиной свободной энергии, их относительная площадь поверхности, коэффициент темно-серого оттенка. Высокое значение коэффициента соответствует большей величине химического потенциала. Проводили сравнительный анализ характера распределения адгезионно-активных зон в поверхностных структурах сырой и закаленной быстрорежущей стали Р6М5. Выявили, что закаленная структура содержит больше структурных элементов с высокой свободной энергией (или химическим потенциалом). Их распределение на поверхности образует локальные зоны повышенной твердости, обладающие высокой поверхностной энергией, а также адгезионно-активные центры, выступающие потенциальными очагами для образования прочных островковых наростов или зон формирования устойчивых адсорбционных пленок.

1. Вест А. Химия твердого тела. Теория и приложения. В 2 ч. / Пер. с англ. — М.: Мир, 1988. — 558 с.

2. Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля — М.: Техносфера, 2004. — 384 с.

3. Претт У. Цифровая обработка изображений / Пер. с англ. — М.: Мир, 1982. — 480 с.

4. Ким В. А., Башков О. В., Попкова А. А. Методика цифровой обработки изображений микроструктуры алюминиевых сплавов в среде MATLAB / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 10. С. 34 – 40.

5. Kim V. A., Belova I. V., Boutin A. V. Kinetics of structural of hardened steel 15H5M during tempering / Modern materials and technologies. 2013. N 1. Р. 126 – 131.

6. Ким В., Евдокимова Р., Золоторева С., Попкова А., Йошида М. Статистическая оценка количественной металлографии / Ученые записки КнАГТУ. 2013. № II-1(14). С. 76 – 82.

7. Иванова В. С., Баланкин А. С., Бунин И. Ж., Оксогоев А. А. Синергетик и фракталы в материаловедении. — М.: Наука, 1994. — 383 с.

8. Геллер Ю. А. Инструментальные стали. — М.: Металлургия, 1983. — 527 с.

9. Ким В. А., Якубов Ф. Я., Схиртладзе А. Г. Мезомеханика процессов контактного взаимодействия при резании металлов. — Старый Оскол: ТНТ, 2017. — 244 с.