Доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой металловедения и физики прочности
(119049, Москва, Ленинский пр., 4)
Dr. Sci. (Eng), Professor, Head of the Chair "Metallography and Physics of Strength"
Кандидат технических наук, зам. заведующего отделением
(129626, Россия, Москва, 3-я Мытищинская ул., 10)
Cand. Sci. (Eng.), Deputy Head of Department
Кандидат технических наук, доцент кафедры металловедения и физики прочности
(119049, Москва, Ленинский пр., 4)
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Metallography and Physics of Strength "
Кандидат технических наук, доцент кафедры металловедения и физики прочности
(119049, Москва, Ленинский пр., 4)
Cand. Sci. (Eng), Assist. Professor of the Chair "Metallography and Physics of Strength"
Кандидат технических наук, младший научный сотрудник
(119049, Москва, Ленинский пр., 4)
Cand. Sci. (Eng), Junior Researcher
В настоящей работе на примере образцов сталей ответственных деталей железнодорожного транспорта рассмотрена методика определения поверхностных напряжений рентгеновским методом с учетом специальной подготовки поверхности в точке измерения. Рассмотрены особенности проведения измерений поверхностных напряжений рентгеновским методом, показана применимость для этого разработанного макета портативного рентгеновского дифрактометра. Работа дифрактометра основана на следующем принципе. Изменение угла дифракции при наличии механических напряжений приводит к смещению дифракционного пика на регистрируемом дифракционном спектре (рентгенограмме) относительно положения пика при отсутствии напряжений. Детектор фиксирует дифрагированное рентгеновское излучение и передает при помощи аналого-цифрового преобразователя в персональный компьютер дискретную информацию о распределении интенсивности излучения, улавливаемом детектором. Для компьютерной обработки регистрируемых дифракционных спектров разработана специальная программа STRESSCONTROLL, позволяющая графически отображать дифракционные спектры, регистрируемые детектором, управлять работой дифрактометра и рассчитывать напряжения с использованием баз данных по металлам и фазам. Компьютерная обработка дифракционных профилей заключается в определении положения центра тяжести. Алгоритм программы включает отделение фона, аппроксимацию массива данных в кривую и точное определение положения центра тяжести сглаженного профиля. Измерены поверхностные напряжения на фрагменте боковой рамы из стали 20ГЛ (после нормализации и объемно-поверхностной закалки), вырезанном из зоны буксового проема радиуса R55. Полученные результаты определений поверхностных напряжений для нормализованного фрагмента показали результаты, близкие к нулю, а для фрагмента с объемно-поверхностной закалкой получены значительные сжимающие напряжения. Таким образом, форма дифракционного пика, а также уровень поверхностных напряжений напрямую связаны с особенностями микроструктуры изучаемой стали. В этом случае рентгеновский метод определения поверхностных напряжений может являться индикатором состояния поверхности.
The method of determining the surface stress by X-ray method (by an example of steel samples of critical parts of railway transport) was examined taking into account the special surface preparation at the point of measurement. The features of the measurement surface stress by X-ray method were considered; the applicability of the designed layout of the portable X-ray diffractometer was shown. The diffractometer operates as follows. Changing the angle of diffraction in the presence of mechanical stresses leads to a shift of the diffraction peak on the recorded diffraction spectrum according to the peak position in the absence of stresses. The detector records the diffracted X-rays and passes the discrete information about the distribution of radiation intensity (which is captured by the detector) to the personal computer using an analog-digital converter. A special program “STRESSCONTROL” was developed for computer processing of the recorded diffraction spectra. The program allows to display graphically the diffraction spectra recorded by the detector, to control of diffractometer operation and to calculate the stresses using databases on metals and phases. Computer processing of the diffraction profiles is used to identify the position of the gravity center. The algorithm of the program involves the separation of the background, approximation of the data array to a curve and exact definition of the gravity center of the smoothed profile. The surface stresses on the fragment of the solebar of 20GL-type steel (after normalization and volume-surface hardening), cut from the box opening area with R55-radius, were measured. The surface stresses definitions for normalized fragment showed the results close to zero and the results of surface stresses definitions for the fragment with a volume-surface hardening showed a significant compressive stresses. Thus, the shape of the diffraction peak and the level of surface stress are directly related to the investigated steel microstructure features. In this case, the X-ray method of determining the surface tension may be an indicator of the surface state.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.