Материал: Качанов Н.Н. Рентгеноструктурный анализ (поликристаллов) практическое руководство

Чтобы определить тип твердого раствора (твердый раствор за­ мещения, вычитания, внедрения), необходимо определить размеры элементарной ячейки (периода решетки) и по плотности твердого раствора' (сплава) q вычислить общее число атомов п, приходящееся на элементарную ячейку.

При этом используют следующее положение: если вычисленное число атомов п совпадет с нормальным числом атомов по в решетке данной кристаллической системы, то раствор построен по типу за­

Для объемноцентрированной кубической решетки по = 2; для гранецентрированной кубической решетки по = 4; для гексаго­

нальной плотно упакованной решетки по — 2.

Число атомов в элементарной ячейке определяется по формуле

1,65 • 1(Г24 — условная масса атома водорода (~- массы атома

\ 10

кислорода); Аср — средний атомный вес сплава.

Если состав сплава задан в атомных процентах, то

118

Твердый раствор азота в a-железе имеет объемноцентрированную решетку и, следовательно, по — 2.

Так как приведенный расчет показывает, что п > по, то можно сделать вывод, что твердый ррствор азота в a-Fe построен по типу

внедрения.

Рентгепоструктурное исследование плотности основано на су­ ществовании следующего соотношения между плотностью р в г/см3,

Атомный вес вещества может быть такя№ определен из уравнения (69). Для иллюстрации точности измере­

ния А (соответствующей точности измерения р при известном значе­ нии А) в табл. 29 приведены значения А для нескольких материалов, определенные рентгеновским и химическим методами.

Измерение плотности материала может служить для определения типа твердого раствора, проверки правильности химической фор­ мулы вещества и др.

119

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА ФАЗ

Важной задачей фазового анализа сплавов является также опре­ деление состава фаз (твердых растворов).

Например, при исследовании закаленной стали часто предста­ вляют интерес данные о количестве углерода, растворенного в мар­

размеры элементарных ячеек решеток находятся в зависимости от количества растворенного в них другого компонента (например углерода в а-железе).

Сведения о составе фаз могут дать представления о многих важ­ ных явлениях, сопровождающих технологические процессы.

Пусть, например, после закалки углеродистой стали, содержащей около 1,2% С, оказалось, что в мартенсите растворено около 0,6% С. Очевидно, что оставшаяся часть углерода оказалась нерастворенпой,

т. е. связанной в виде карбида РезС. На этом основании можно сде­ лать следующие предположения: либо температура нагрева под

закалку, либо выдержка при этой температуре, либо, наконец, и температура, и выдержка недостаточны для полного растворения

карбидов. Изучая затем изменения состава мартенсита в зависи­ мости от температуры, а также от выдержки, можно установить "за­ кономерность растворения карбидое и выбрать наиболее правильный режим закалки.

Определение содержания углерода в мар­ тенсите и аустените основано на зависимости периодов их решеток от количества растворенного в них углерода.

Исследованиями Г. В. Курдюмова и его сотрудников показано,

что период решетки мартенсита находится в следующей зависимости

О

где ао = 3,564 А — период решетки чистого у-железа при нормаль­ ной температуре.

Необходимо иметь в виду, что соотношения (70), (71) справед­ ливы только для углеродистых сталей. В сталях, содержащих,

320

кроме углерода, и легирующие элементы, возможно изменение пе­ риодов решеток твердых растворов как за счет растворения угле­ рода, так и за счет растворения легирующих элементов.

мартенсита, пользуясь указанными зависимостями, можно найти количество содержащегося в нем углерода. Измерение периодов решетки при этом должно производиться прецизионными методами, изложенными ранее.

Так как превращение аустенита в мартенсит является бездиффузионным, то, очевидно, количество содержащегося в мартенсите

углерода равно количеству углерода, содержавшегося в аустените перед закалкой.

Для определения состава мартенсита и аустенита в сталях дру­ гих марок необходимо предварительно найти экспериментально зависимость периодов решеток от суммарного влияния растворен­ ных элементов.

В табл. 30 приведены данные об изменении периода решетки

феррита при растворении в нем 1% легирующего элемента.

Фиг. 43. Зависимость ширины дуб­ лета [(122)—(211) (121)] мартенсита от содержания углерода.

Из приведенных в табл. 30 данных видно, что при определении'

периодов решетки мартенсита легированных и особенно высоко­

легированных сталей необходимо учитывать влияние легирующих элементов.

Определение концетрации бинарных твердых растворов также

основано на зависимости периода решетки растворителя от содержа-

121