Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:

А. В. Кудря, профессор кафедры металловедения и физики прочности, эл. почта: AVKudrya@misis.ru
Э. А. Соколовская, доцент кафедры металловедения и физики прочности
Т. Ш. Ахмедова, аспирант кафедры металловедения и физики прочности
В. Ю. Пережогин, аспирант кафедры металловедения и физики прочности

Комплекс свойств наплавок из твердых сплавов определяется их структурой. Однако требования к структуре часто носят качественный характер. Их оценивают, сравнивая с эталоном (картинкой или словесным описанием). Для количественной оценки структур необходимо измерение отдельных элементов и их совокупности. В этой связи перспективно использование компьютеризированных процедур. Однако они пока еще не получили широкого распространения. Основная причина этого — трудность их формализации, необходим учет природы анализируемого объекта и метрологическое обеспечение измерений. Это относится к выбору алгоритмов бинаризации первичного изображения, критериев фильтрации шумов. В работе в зависимости от типа структуры успешно апробированы методы локальной (в масштабах отдельного элемента) и единой (для всего поля зрения) бина ризации изображения. Для оценки неоднородности размещения частиц в поле шлифа использовано разбиение пространства на полиэдры Вороного. Показано, что статистика полиэдров Вороного полезна для объективного выделения кластеров упрочняющих частиц (где легче протекает разрушение) и разреженных областей (облегчена деформация). Установлено, что наблюдаемые распределения (размеры элементов структуры) имеют асимметричный характер. В этой связи эффективно использование непараметрической статистики (для сравнения различных выборок результатов измерений структур), в частности критерия Колмогорова – Смирнова. Совместное измерение геометрии структур и изломов твердого сплава выявило идентичность их строения. Это прямо подтверждает ключевую роль структур в повышении риска преждевременного разрушения наплавок в конструкции. Полученные результаты указывают на высокую эффективность применения компьютеризированных процедур для ранжировки структур твердых сплавов. Предложенные процедуры могут быть также использованы для описания структур сталей и сплавов.

Работа выполнена в рамках соглашения № 14.578.21.0129 о предоставлении субсидии для финансового обеспечения (возмещения) затрат, связанных с выполнением ПНИЭР по теме: «Разработка импортозамещающих твердых сплавов с повышенными износными и технологическими характеристиками для упрочнения быстроизнашиваемых деталей сельхозмашин, эксплуатирующихся в абразивной среде». Уникальный идентификатор ПНИЭР RFMEFI57815X0129.

1. Сидоров А. И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. — М. : Колос, 1993. — 195 с.
2. Алифанов А. В. и др. Перспективные материалы и технологии : монография / под ред. В. В. Клубовича; в 2 т. Т. 2. — Витебск : УО ВГТУ, 2017. С. 435–452.
3. Duval L., Moreaud M., Couprie C. Image processing for materials characterization: issues, challenges and opportunities // ESIEE. 2014. Vol. 2. P. 12–16.
4. Abhijit Malage, Priti P. Rege, Manoj J. Rathod. Automatic quantitative analysis of microstructure of ductile cast iron using digital image processing // Association of Metallurgical Engineers of Serbia AMES. 2015. Vol. 21, No. 3. P. 155–165.
5. Штремель М. А. Возможности фрактографии // МиТОМ. 2005. № 5. С. 35–43.
6. Кудря А. В., Соколовская Э. А., Пережогин В. Ю., Ахмедова Т. Ш., Васильев С. Г. Использование компьютери зированных процедур для оценки неоднородности структур твердых сплавов // Металлург. 2016. № 12. С. 77–80.
7. Соколовская Э. А. О воспроизводимости результатов измерений структур и изломов с использованием компьютеризированных процедур // Вопросы материаловедения. 2013. № 4 (76). С. 143–153.
8. Никитин Я. Ю. Асимптотическая эффективность непараметрических критериев. — М. : Физматлит, 1995. — 240 с.
9. Jinyang Liu, Qingyun Dai, Jian Chen. The two dimensional microstructure characterization of cemented carbides with an automatic image analysis process // Ceramics International. 2017. Vol. 43. Р. 14865–14872.
10. Kazuki Shibanuma, Yoshiki Nemoto, Takashi Hiraide. Investigation of micro-crack initiation as a trigger of cleavage fracture in ferrite-pearlite steels // ISIJ International. 2017. Vol. 57, No. 2. Р. 365–373.
11. Сидоров С. А. Повышение долговечности и работоспособности рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий, применяемых в сельском и лесном хозяйствах : дис. … докт. техн. наук. — М. : МГУЛ, 2007. — 441 с.
12. Сталь на рубеже столетий / под ред. Ю. С. Карабасова. — М. : МИСиС, 2001. С. 445–543.
13. Hirth J. P., Froes F. H. Interrelations between fracture toughness and other mechanical properties in titanium alloys // Met. Trans. 1977. Vol. 8A, No. 7. P. 1165–1176.
14. Штремель М. А. Разрушение. В 2 кн. Кн. 2. Разрушение структур : моногр. — М. : Изд. дом «МИСиС», 2015. — 976 с.
15. Штремель М. А. Разрушение. В 2 кн. Кн. 1. Разрушение материала : моногр. — М. : Изд. дом «МИСиС». 2014. — 670 с.
16. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. — М. : Высш. школа, 2003. — 479 с.
17. Куксенова Л. И. Износостойкость конструкционных материалов. — М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011. — 238 с.
18. Хертель Н. Твердый сплав — стойкость к износу и коррозии // Черные металлы. 2012. № 2. С. 50, 51.