Для оценки глубины коррозионного разрушения в соответствии с уравнениями 2.2 и 2.3 необходимо знать фазовый состав окалины. С этой целью был проведен рентгеноструктурный анализ поверхности образцов после длительного отжига в среде аргона. Анализ проводился на рентгеновском дифрактометре ДРОН-3М. Съемку дифракторграм проводили при одинаковых условиях для всех образцов с применением плоского графитового монохраматора на отраженных лучах.
На рисунке 3.5 представлены дифрактограммы облученного и необлученного образцов после длительных отжигов.
Рисунок 3.5 ‑ Дифрактограмма поверхности облученного и необлученного образца чехла ТВС после длительного отжига при температуре 400 °С
Из рисунка 3.5 видно, что дифрактограммы облученных и необлученных образцов идентичные. На дифрактограмме отсутствуют линии оксидов железа, хотя визуальный осмотр показывает наличие окисной пленки. Отсутствие на дифрактограмме линии оксидов железа объясняется его малым содержанием, так как данный метод позволяет определить наличие фазы от 5 % объема и выше.
Идентификация пиков отражения показала, что образцы в основном состоят из a и g фазы железа. Наличие образцах a-Fe свидетельствует о структурных изменениях в приповерхностном слое (выделение вторичных фаз и т.д.). Фазовый анализ исходных образцов показал незначительное содержание a-Fe, присутствие которого можно объяснить образованием a-мартенсита в процессе реакторного облучения.
Микроструктурный анализ
Для подтверждения гипотезы о протекание процессов старения в материала в начале отжига был сделанный микроструктурный анализ облученного образца до и после отжига при температуре 450 °С в течение 1 часа.
На исходном образце установлено, что микротвердость стали после облучения составила (для светлых зерен) ~375 МПа. Плотность материала грани чехла оказалась равной 7720 кг/м3. Микроструктура образца, выявленная методами металлографии, характеризуется отчетливо видимыми полосами скольжения, на которых в отдельных местах наблюдаются выделения карбидных частиц (вероятно, М23С6) размером от 2 до 3 мкм (рисунок 3.6. а).
а
| 
б
|
Рисунок 3.6 ‑ Микроструктура стали 12Х18Н10Т: а – после облучения нейтронами при 370 °С до 53,4 сна; б – после облучения и отжига при температуре 450 °С, один час.
В результате отжига микротвердость светлых зерен уменьшилась до 360 МПа, тогда как плотность образца увеличилась на 15 %. В металлографической структуре стали после отжига выявилось множество полос скольжения, декорированных карбидными частицами. Отдельные выделения наблюдали также на границах зерен (рисунок 3.6, б). Именно этим обстоятельством – образованием большого числа обособленных карбидных фаз – можно объяснить факт уменьшения микротвердости на этом этапе старения материала. Увеличение плотности может говорить в пользу того, что из твердого раствора выделились в карбиды легкие элементы, например, титан.
Таким образом, можно заключить, что при 450 °С (и, скорее всего, также при 400 °С) в стали при отжиге протекают процессы старения. в результате которых в кристаллической решетке обособляются частицы вторичных карбидных фаз.
Можно также предположить, что этот процесс при несколько более низкой температуре 400 °С будет протекать большее время и поскольку решетка на этом этапе в сильной степени искажена, то более интенсивно будут протекать процессы взаимодействия атомов железа этой решетки с атомами кислорода. По - видимому, следует ожидать, что при более низких температурах такой неустановившийся процесс коррозии будет растянут, а при высоких – наоборот сжат по времени отжига.