ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


ВІННИЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

 

Клименко В.М., Турич В.В.

 

 

ПРАКТИКУМ

З МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА

Навчальний посібник

 

.

 

 

ВІННИЦЯ ВДАУ 2006


ПЕРЕДМОВА

 

Навчальний посібник ’’Практикум з матеріалознавства’’ написаний для студентів напрямків підготовки 7.091902 ’’Механізація сільського господарства’’, 7.090215 - Машини та обладнання сільськогосподарського виробництва’’ та 7.090221 ’’Обладнання переробних та харчових виробництв’’. Він відповідає навчальним програмам предметів ’’Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство’’ і ’’Матеріалознавство’’.

Лабораторні роботи з цих дисципліни мають на меті надання студентам практичних навичок з проведення макро – та мікроструктурного аналізів металів і сплавів, запису кривих охолодження сплавів і побудові за ними діаграм стану, вміння аналізувати процеси, які відбуваються в сплавах при їх охолодженні і формуванні структур, проведення термічної обробки металів за різними режимами, призначення матеріалу при виготовленні конкретних деталей для сільськогосподарських машин і призначення оптимального режиму їх термічної обробки .

.


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1

 

МАКРОАНАЛІЗ МЕТАЛІВ І СПЛАВІВ

Мета роботи: ознайомлення з методикою проведення макроструктурного аналізу; одержання практичних навичок виготовлення макрошліфів, вивчення поверхонь деталей, зламів, макрошліфів, виявлення макродефектів, неоднорідності, причин руйнування металу; отримання навичок зарисовки макроструктур.

Матеріали та обладнання.Для виконання цієї роботи студентам надаються зразки зламів і макрошліфів, лупи з 5 та 10-кратним збільшенням, відбитки на фотопапері, що зафіксували ліквацію сірки.

Теоретичні відомості. Макроскопічний аналіз (макроаналіз) металів і сплавів полягає в дослідженні їх будови неозброєним оком або за допомогою невеликих збільшень (до 30 разів). Макроаналіз дозволяє оцінити якість матеріалу, виявити наявність у ньому макродефектів, характер його попередньої обробки (лиття, обробка тиском, різання, зварювання, наплавлення, термічна і хіміко-термічна обробка та ін.), структурну і хімічну неоднорідність, волокнистість, причини і характер руйнації. Структура матеріалів, що спостерігається неозброєним оком або при невеликих збільшеннях, називається макроструктурою. Її можна зафіксувати фотознімком або малюнком.

За допомогою макроаналізу можна дати загальну оцінку стану великих поверхонь матеріалу або деталі в цілому і вибрати невеликі найбільш важливі і типові ділянки для подальшого поглибленого вивчення. Макроаналіз проводять шляхом вивчення зламів, макрошліфів або зовнішніх поверхонь заготівок і деталей.

Зовнішні, або поверхневі макродефекти, розташовані безпосередньо на поверхні виробів. Якщо вироби отримані методом лиття, то на їх поверхні найбільш часто зустрічаються такі дефекти:

1) пригар, що у вигляді твердої і важковідокремлюваної кірочки утворюється на поверхні виливка як результат фізичної або хімічної взаємодії металу, формової суміші та шлаку;

2) усадочні пустоти (раковини, пори), що утворюються в результаті усадки металу (зменшення об’єму) при його затвердіванні;

3) газові раковини (пухирі), які з’являються в металі під час його кристалізації внаслідок як значної газомісткості самого металу, так і проникнення в метал газів, які виділяються з ливарної форми;

4) ужимини – порожнини, заповнені формувальним матеріалом;

5) тріщини, що з'являються як результат високих напружень у виливках через опір форми їх усадці (неподатливості форми), а також неоднакових швидкостей охолодження різних частин литої заготовки;

6) неметалічні включення, що утворюються в результаті взаємодії компонентів сплаву, наприклад заліза, із розчиненими в ньому киснем, сіркою, азотом та внаслідок попадання шлаку і формової суміші при руйнуванні форми.

У пластично деформованих виробах залишається частина дефектів литого металу. Дефекти, що залишилися, при пластичному деформуванні металу видозмінюються. Усадочні пустоти перетворюються в розшарування. Деякі неметалічні включення (а також газові пухирі) з поверхні окислені і тому не заварюються в процесі гарячої обробки тиском, витягаються й утворюють прямі тонкі штрихи-тріщинки глибиною не більш 1,5 мм і довжиною від долей міліметра до декількох сантиметрів. Такі тріщинки, розташовані в напрямку деформування, називаються волосовинами. У деяких легованих сталях виявляються флокени – тонкі тріщини, що у поперечному перерізі являють собою овальні плями сріблясто-білого кольору. Вони особливо добре спостерігаються на зламах і протравлених макрошліфах. Походження флокенів пов'язано з поглинанням водню рідкою сталлю, його сегрегацією в місцях великих перекручувань кристалічного штахету затверділої сталі. Це призводить до появи значних напружень і, як наслідок, тріщин при пластичній деформації сталі, а також при її нерівномірному охолодженні або фазових перетвореннях. До дефектів пластично деформованого металу відносять також сильно розгалужені, проникаючі у глиб металу тріщини і раковини, викликані перепалом (тобто окислюванням металу по межах зерен); надриви, обумовлені надмірно великим ступенем деформації; окалину – прошарки окисленого металу (якщо вона втиснена в метал, на його поверхні утворюється рябизна).

У термічно обробленому металі часто виявляються зневуглецювання і гартівні тріщини. Зневуглецювання поверхневих шарів стальних виробів є результатом окисної дії пічного газового середовища. На поверхні виробів виникають ділянки зі зниженою твердістю – м'які плями. Гартівні тріщини мають зигзагоподібний характер, часто утворюють сітку. Краї гартівних тріщин, на відміну від тріщин гарячедеформованого металу, не зневуглецьовуються, оскільки такі тріщини утворюються в процесі загартування при охолодженні виробів до температур нижче 100° С або після повного охолодження.

У зварних виробах основними дефектами є тріщини, як результат високих напружень, і непровар. Непровар – місцева відсутність з'єднання основного металу і наплавленого. Цей дефект виникає при забрудненні поверхонь, що зварюються або недостатнього розігріву основного металу. Можливий також перепал через високу температуру нагрівання металу в процесі зварювання. Він утворюється при порушенні режиму теплової обробки (висока температура нагрівання в кисневому середовищі), що викликає інтенсивне окислювання металу вздовж меж зерен. Це робить метал крихким. Перепал є дефектом непоправним.

За результатами дослідження поверхонь виробів робиться мотивований висновок про можливість їхньої подальшої експлуатації.

Внутрішні дефекти, що можуть призвести до руйнації виробу, виявляються при вивченні зламів.

Зламом називається поверхня, що утворюється внаслідок руйнації металу. Злами металів можуть істотно відрізнятися по кольору. Так, сталі і білі чавуни, в яких весь вуглець пов'язаний у цементиті, мають злам світло-сірого кольору. У графітизованих сталей і чавунів, у яких вуглець знаходиться переважно у вигляді графіту, злам чорного кольору.

На поверхні зламів можна бачити дефекти, що сприяли руйнації. В залежності від складу, будови металу, наявності дефектів, умов обробки й експлуатації виробів злами можуть мати в’язкий, крихкий або від втоми характер.

Рис. 1.1. Злами сталі: а – в’язкий; б – крихкий; в – змішаний

В’язкий (волокнистий) злам (рис. 1.1, а) має бугристо-згладжений рельєф і свідчить про значну пластичну деформацію, що передує руйнації. По вигляду в’язкого зламу не можна судити про форму і розміри зерен металу.

Крихкий (кристалічний) злам (рис. 1.1, б) характеризується наявністю на поверхні плоских блискучих ділянок (фасеток). Так як руйнація протікає без помітної пластичної деформації і форма зерна не спотворюється, то на крихкому зламі видно вихідні форма і розмір зерен металу. При цьому руйнація може відбуватися через зерна (транскристалічний злам) або по межах зерен (інтеркристалічний, або міжкристалічний, злам). Руйнація по межах зерен має місце при наявності на межах неметалічних включень (фосфіди, сульфіди, оксиди тощо) або інших виділень, що послаблюють міцність меж зерна.

Крихка руйнація найбільш небезпечна, тому що відбувається частіше всього при напруженнях нижче межі текучості матеріалу. Її виникненню сприяють наявність поверхневих дефектів, конструктивні прорахунки (різка зміна перетину, товстостінність деталей), низька температура й ударні навантаження при роботі, крупнозернистість металу, виділення по межах зерен крихких фаз, міжзеренна корозія. Різновидами крихкого зламу є нафталіністий, каменевидний, фарфоровидний та ін.

Нафталіністий злам – транскристалічний із значним зерном і вибірковим блиском, подібним блиску кристалів нафталіну. Він свідчить про підвищену крихкість сталі і спостерігається в легованих, переважно швидкоріжучих сталях. Причиною виникнення такого зламу є перегрів сталі, що викликає укрупнення зерен і утворення визначеної орієнтації структурних складових (текстура). Зовнішньо в зламі текстура виявляється як одне значне зерно. Нафталіністий злам усувається шляхом багатократних повторних фазових перекристалізацій металу.

Крихкий злам називають каменевидним, якщо метал має грубозернисту будову, а руйнація носить переважно міжкристалістичний характер. Причина утворення такого зламу – перерозподіл домішок при перегріві металу з виділенням їх у прикордонних ділянках зерен. Каменевидний злам можна усунути шляхом гомогенізуючого відпалу.

Зазвичай злами бувають змішаними. При змішаному зламі (рис. 1.1, в) на його поверхні спостерігаються ділянки в’язкої та крихкої руйнації.

Фарфоровидний злам характерний для правильно загартованої сталі, вид зламу матовий, дрібнозернистий.

Від втоми злам (рис. 1.2) утвориться в результаті тривалого впливу на метал напружень, які циклічно змінюються в часі, і деформацій. Злам складається з трьох зон: зародження тріщини, поширення тріщини від втоми і долому. Механізм руйнації від втоми такий. Тріщина при руйнації від втоми виникає в місцях, де є концентратори напружень або дефекти. Перша зона плоска і гладенька. Збільшуючись при роботі деталі, тріщина утворює зону поширення від втоми з характерними концентричними борозенками або дугами і дрібнозернистим, фарфоровидним зламом. Найчастіше вона має окремі ділянки гладенької притертої поверхні. Долом відбувається раптово, коли ослаблений тріщиною перетин деталі не здатний витримати механічного навантаження. Долом буває в’язким або крихким.

 

Рис. 1.2. Злам штока компресора від втоми:

1 – зона зародження тріщини;

2 – зона поширення тріщини;

3 – зона долому.

 

 

У практиці широко використовують такий метод макроаналізу, як дослідження макрошліфів. Макрошліф – це зразок із плоскою шліфованою і протравленою поверхнею, вирізаний із досліджуваної ділянки деталі або заготівки. Його одержують таким способом. На металорізальному верстаті або ножівкою вирізують зразок, одну з плоских поверхонь якого вирівнюють напилком або на плоскошліфувальному верстаті. Потім зразок шліфують вручну або на шліфувально-полірувальному верстаті шліфувальною шкуркою різної зернистості. Шліфування шкуркою проводять в одному напрямку, після чого потрібно змити залишки абразиву водою. Переходячи на більш дрібну шкурку, повертають зразок на 90° і проводять обробку до повного зникнення рисок, утворених попередньою шкуркою. Зразок промивають водою, просушують і піддають глибокому або поверхневому травленню. Перед травленням зразок знежирюють і очищають, як правило, етиловим спиртом.

Деякі реактиви, що використовуються для глибокого травлення макрошліфів, наведені в таблиці 1.1.

 

Таблиця 1.1

Сплави Реактив, його призначення та склад Особливості травлення
Вуглецеві та низьколеговані сталі, чавуни Виявлення ліквації, дефектів, дендритності, неоднорідності, волокнистості 10...20 мл сірчаної кислоти, 90...80 мл води Температура - 20 або 70°С, тривалість - декілька годин
Високолеговані і корозійностійкі сталі Виявлення загальної макроструктури, дефектів, ліквації, волокнистості, дендритності 10 мл сірчаної кислоти, 50 мл соляної кислоти, 40 мл води Киплячий розчин, тривалість - 10...60 хв.

 

 

Реактив активно взаємодіє з тими ділянками, де є дефекти і неметалічні включення, протравлює їх більш сильно і глибоко. Поверхня макрошліфа утворюється рельєфною. За допомогою реактивів для глибокого травлення виявляються навіть внутрішні дефекти (пори, раковини, ліквація, волосовини, тріщини, флокени та ін.), що не виходять безпосередньо на поверхню деталі. Поверхневе травлення, проведене менш агресивними реактивами, дозволяє виявити в сталях, чавунах і кольорових сплавах ліквацію, макроструктуру литого або деформованого металу, дефекти, якість зварних з'єднань, структурну неоднорідність матеріалу, підданого термічній або хіміко-термічній обробці.

Протравлений макрошліф промивають водою для видалення протравлювача, оброблюють спиртом, висушують із метою запобігання корозії.

Макроаналіз макрошліфів дозволяє виявити структурну (наприклад, у сталі, загартованої струмами високої частоти) або хімічну (наприклад, у сталі, навуглецьованій або в наплавленій зносо- і корозійностійким сплавом) неоднорідність, що виникла при обробці готових виробів. Хімічна неоднорідність сплаву, що виникає при його виробництві, називається ліквацією. Особливо схильні до ліквації в сталі вуглець, сірка і фосфор.

Важливо знати розподіл у сталі шкідливих домішок сірки і фосфору, що створюють істотний вплив на структуру металу і його властивості. Сірка викликає червоноламкість сталі, тобто крихкість при високих температурах, а фосфор – холодноламкість, тобто крихкість при низьких температурах. Тому вміст сірки і фосфору в сталях суворо регламентується. Характер розподілу названих елементів залежить від процесу кристалізації металу у виливку або у зварному з’єднанні і від виду обробки тиском.

Загальну ліквацію вуглецю, фосфору і сірки дозволяє оцінити обробка макрошліфу реактивом Гейна (8 г хлористого аміакату міді на 100 мл води) При взаємодії шліфа і реактиву, залізо з поверхневого шару сталі переходить у реактив, на його місце осаджується мідь, що захищає сталь від подальшого впливу реактиву.

Місця скупчень вуглецю, сірки і фосфору в меншій степені захищені міддю і протравлюються сильніше. Після видалення під струменем води шару міді, ці ділянки виглядають темніше (рис. 1.3.).

Ліквацію сірки в сталі або чавуні можна оцінити методом Баумана ( реактив - 5 мл сірчаної кислоти, 100 мл води). Не фіксований фотопапір змочують реактивом, притискають емульсією до макрошліфу на 1...10 хв, промивають, фіксують, знову промивають і висушують.

Сірка знаходиться в сталі в складі сульфідів (Fe і Mn) При взаємодії їх із сірчаною кислотою, що залишилася на фотопапері, утворюється сірководень (FeS + H2SO4 ® FeSO4 + H2S­). Сірководень взаємодіє з бромистим сріблом фотоемульсії (2AgBr + H2S ® 2HBr + Ag2S). Темні ділянки, що утворюються Ag2S виявляють форму і характер розподілу сірки в досліджуваному металі. На рис.1.4 показаний макрознімок (відбиток, зроблений за методом Баумана), на якому чітко видно ліквацію сірки по перетині рейки.

З ліквацією хімічних елементів також тісно пов'язані дендритність структури литих сплавів і волокнистість структури деформованих металів. Дендритами називають кристали (зерна) литого металу, що мають деревоподібну форму. Шкідливі домішки у вигляді неметалічних включень (сульфідів, фосфідів, оксидів) і деякі легуючі елементи накопичуються частіше всього в міждендритних просторах.

 

 

Рис.1.3. Хімічна неоднорідність зварного з’єднання.

Продукцією металургійних підприємств, як правило, є метал, що перетерпів гарячу обробку тиском – кування або прокатування. При деформуванні дендрити, спочатку дезорієнтовані, поступово витягуються вздовж напрямку деформації. Витягуються і неметалічні включення. У результаті цього формується типова для прокатаного металу стрічкова, волокниста структура. Таку волокнисту будову металу називають первинною стрічковістю. Повторна стрічковість утворюється в доевтектоїдній сталі (та в деяких легованих при їх охолодженні від високих температур) у результаті виділення надлишкового фериту з аустеніту на витягнутих неметалічних включеннях. Макроаналіз дозволяє встановити і спосіб виготовлення деталей – обробка тиском (рис.1.5, а) або різанням (рис.1.5, б).

 

Рис. 1.4. Ліквація сірки в сталі Рис.1.5. Макроструктура болтів, виготовлених:

а – штампуванням; б – різанням

 

 

Волокниста будова металу обумовлює різко виражену анізотропію його властивостей (розходження їх показників вздовж і поперек волокна).

Пластичність, ударна в’язкість і міцність зразків, вирізаних вздовж волокон, вище. Тому відповідальні деталі особливо, що працюють при високих динамічних навантаженнях (колінчасті вали, шестерні, шатуни, молотові штампи, клапани, гаки тощо), виготовляють так, щоб волокна в них не перерізалися, а відповідали конфігурації виробу. При обробці різанням деталі з деформованої сталі її волокна перерізаються, що різко знижує міцність деталі.

 

Завдання на роботу

1. Ознайомитися з методикою приготування макрошліфів.

2. Вивчити колекцію зразків з основними дефектами, що спостерігаються на їх поверхні. Замалювати ці дефекти.

3. Дослідити і замалювати макроструктуру макрошліфів із хімічною неоднорідністю (зварні з'єднання, деталі, зміцнені термічною, хіміко-термічною обробкою або наплавленням) деталей, виготовлених різанням і обробкою тиском.

4. Оцінити ліквацію на макрошліфі згідно з методом Баумана.

5. Вивчити і замалювати основні види зламів (в’язкий, крихкий, від втоми).

6. Зробити висновки і скласти звіт по роботі відповідно до завдань (у звіті обов'язково повинні бути зазначені тема, мета роботи, пояснення до кожної розглянутої макроструктури).

 


Контрольні питання для самопідготовки

1. Які дослідження дозволяє виконувати макроструктурний аналіз металів і сплавів?

2. Яким методом досліджується ліквація сірки в металі?

3. Що можна дослідити методом зламів зразків металів і сплавів?

4. Яким методом досліджується волокниста макроструктура металів?

5. Що досліджується методом Баумана?

6. Яким спостерігається злам металу від втоми?

 


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2

 

МІКРОАНАЛІЗ МЕТАЛІВ І СПЛАВІВ

 

Мета роботи: Освоїти технологію приготування мікрошліфів, вивчити будову металографічного мікроскопа і навчитись на ньому працювати, вивчити мікроструктуру сплаву до та після травлення і навчитись зарисовувати найпростіші мікроструктури.

Матеріали та обладнання.Для проведення даної лабораторної роботи студентам надаються зразки сплавів, набір шліфувального паперу, верстат для полірування зразків, паста ГОІ, реактив для протравлювання шліфів, спирт, фільтрувальний папір, металографічний мікроскоп, набір об’єктивів і окулярів.

Теоретичні відомості.Мікроскопічний аналіз (мікроаналіз) металів і сплавів полягає в дослідженні будови (мікроструктури) металу за допомогою оптичного (при збільшенні від 50 до 1500 разів) або електронного (при збільшенні до 100000 раз) мікроскопа. Між мікроструктурою металів та їх властивостями існує чіткий зв'язок. Мікроаналіз дозволяє визначити форму і розміри окремих зерен і фаз, а також їх вміст, відносне розташування, виявити наявність у металі включень, мікродефектів і судити про властивості металів і сплавів, про попередню обробку цих матеріалів (лиття, деформування, термічна обробка). Мікроаналізу піддають спеціально підготовлені зразки, які називають мікрошліфами.

Мікрошліфи готують у такий спосіб. Місце вирізання зразка вибирають у залежності від задач дослідження (у ряді випадків порядок і місце вирізання суворо регламентуються Держстандартами). У випадку з'ясовування причин руйнації деталей під час експлуатації зразки вирізують поблизу місця руйнації ножівкою, фрезою, різцем, алмазними, вулканітовими кругами або електроіскровим методом. При вирізанні і наступному шліфуванні зразка неприпустиме значне нагрівання (вище 150о С), тому що воно може викликати істотні структурні зміни металу.

Зазвичай зразки мають форму циліндра або чотиригранника з лінійними розмірами 10...20 мм. У випадку, коли розміри мікрошліфів малі (дріт, тонкий лист, дрібні деталі), останні закріплюють у спеціальних затискачах (струбцинах) або заливають в оправки такими матеріалами як сплав Вуда (50%Ві, 25%Pb, 12,5%Sn, 12,5%Cd) з температурою плавлення 68О С, епоксидні або акрилові смоли, пластмаси.

Поверхню зразка роблять плоскою і шліфують вручну або на верстатах наждачним папером різної зернистості (різних номерів): спочатку, для чорнового шліфування, беруть більш грубий папір (номери 12…6), а потім, для чистового, заключного шліфування – папір номерів 5…3 (номер визначає приблизний розмір абразивних зерен в сотих частках міліметра). Якщо шліфування ведуть вручну, шліфувальний папір кладуть на рівну плоску поверхню (наприклад, на товсте скло) і зразок переміщують по ньому в одному напрямі, перпендикулярному до слідів (рисок), що залишилися після попередньої обробки до повного зникнення цих слідів. Після шліфування залишки абразиву змивають водою з поверхні шліфа. Потім для видалення дрібних рисок, що залишилися після шліфування найдрібнішою шкуркою, зразок полірують.

Існуючі засоби полірування засновані на механічному або електрохімічному способі видалення матеріалу, або на їх комбінації. Механічне полірування ведуть на полірувальному верстаті, диск якого обтягнутий тканиною (фетр, оксамит, тонке сукно). Тканину періодично поливають водною суспензією, що містить дрібні абразивні частки оксидів алюмінію, хрому або заліза. Добрим полірувальним матеріалом є алмазні пасти, паста ГОІ Коли поверхня набуває дзеркального блиску, полірування припиняють. На якісно відполірованому мікрошліфі при спостереженні під мікроскопом відсутні риски, подряпини та інші механічні дефекти.

Мікрошліф промивають водою, потім спиртом, просушують стиснутим повітрям або фільтрувальним папером. Після полірування під мікроскопом спочатку вивчають не травлений шліф, потім – протравлений.

При вивченні не травленого шліфа можна виявити різноманітні мікродефекти, наприклад, мікротріщини, та неметалічні включення (оксиди, сульфіди, графіт - рис.2.1) в металевій основі, яка має світлий вигляд при спостереженні під мікроскопом. Після перегляду не травленого мікрошліфу його піддають травленню, щоб виявити мікроструктуру металевої основи шліфа. Для сталі та чавуну найчастіше застосовують 2…5% - ний розчин азотної кислоти в етиловому спирті.. Поліровану поверхню шліфа занурюють у реактив на 3…10 с до утворення рівного матового відтінку без наявності будь-яких плям. Потім шліф промивають водою, спиртом і просушують фільтрувальним папером.

Рис.2.1. Неметалеві включення в сталі та чавуні

а – оксиди; б – сульфіди; в – графіт.

 

Внаслідок неоднакової протравлюваності різних структурних складових на поверхні мікрошліфу створюється мікрорельєф, складові якого по різному відбивають світло, що падає на поверхню шліфа через оптичну систему мікроскопа. Структура, що розчинилась на більшу глибину, під мікроскопом має темний колір, а структура, яка розчинилась менше, має світлий колір (рис.2.2,а, в). Границі зерен будуть видні у вигляді тонкої темної сітки (рис.2.2, б, г).

Будова металу, що спостерігається під мікроскопом, називається мікроструктурою, яка є зображенням досить малої дільниці поверхні, складене з відбитих від неї світлових променів.

Загальний вигляд металографічного мікроскопа МИМ-7 показано на рис.2.3

Він складається з таких основних систем: оптичної, освітлювальної з фотографічною апаратурою і механічної.

Оптична система мікроскопа включає об'єктив і окуляр, від яких залежить збільшення мікроскопа, і ряд допоміжних елементів (призми, дзеркала, лінзи й ін.). Об'єктив, що є складним сполученням лінз, дає дійсне збільшене обернене зображення мікроструктури мікрошліфа. Окуляр складається з декількох лінз і призначений для збільшення зображення, отриманого об'єктивом, і перетворення його з оберненого в пряме.

 

Рис.2.2 Схеми, які пояснюють видимість протравлених шліфів під мікроскопом

а, в – зерна у впадинахтемного кольору, виступаючі – світлого; б, г– границі зерен металів і твердих розчинів.

 

Збільшення мікроскопа визначається добутком збільшення окуляра на збільшення об’єктива.

В освітлювальну систему мікроскопа входять джерело світла, серія лінз, світлофільтрів і діафрагм. Джерелом світла є електрична лампа (17 В), що включається в мережу через понижуючий трансформатор.

 

Рис.2.3 Загальний вигляд мікроскопу МИМ – 7.

1 - основа, 2 - корпус, 3 - фотокамера, 4 - мікрометричний гвинт, 5 - візуальний тубус з окуляром, 6 - ручка ілюмінатора, 7 - ілюмінатор, 8 - предметний столик, 9 - клеми, 10 - гвинти переміщення столика, 11 - макрометричний гвинт, 12 - освітлювач, 13 - ручка світофільтрів, 14 - стопорний пристрій освітлювача, 15 - рамка з матовим склом.

 

Вивчення протравленого шліфа дозволяє вирішувати ряд задач при аналізі мікроструктурної будови металу або сплаву: встановлювати кількість структурних складових сплаву та характер їх розташування; величину зерен (шляхом їх співставлення зі спеціально встановленою шкалою або безпосереднім вимірюванням, знаючи величину збільшення); вид термічної обробки і правильність вибору її режиму (температури нагрівання, швидкості охолодження); приблизний вміст деяких елементі, наприклад, вуглецю у відпалених сталях.

Між структурою та властивостями металів і сплавів існує пряма залежність. Тому в практиці металознавства мікроаналіз є одним з основних методів, які дозволяють вивчати будову металів і сплавів, а, отже, отримувати дані про їх властивості.

Завдання на роботу

1. Вивчити будову металографічного мікроскопа і засвоїти прийоми роботи на ньому.

2. Приготувати мікрошліф (наприклад, сірого чавуна або сталі), вивчити і замалювати його структуру до і після травлення.

3. Зробити висновки і скласти звіт по роботі відповідно до вищевказаних пунктів завдань

Зміст звіту

У звіт потрібно включити технологію приготування мікрошліфів, реактив, який застосовується для травлення чавуну та сталі, схеми мікроструктур і їх описання. У висновках вказати на особливості будови досліджуваного металу до і після травлення, наявність неметалевих включень, дефектів і їх вплив на властивості металу.

Контрольні питання для самопідготовки

1. З якою метою проводиться мікроструктурний аналіз металів і сплавів?

2. Технологія виготовлення мікрошліфів.

3. З якою метою мікрошліфи протравлюють?

4. Які реактиви застосовуються для протравлення шліфів?

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти