МІКРОСТРУКТУРНИЙ АНАЛІЗ МЕТАЛІВ І СПЛАВІВ

Мета роботи: вивчити задачі і засвоїти методику проведення мікроструктурного аналізу; вивчити будову металографічного мікроскопа МІМ-7 і засвоїти прийоми роботи на ньому.

Забезпечення роботи: мікроскоп металографічний МІМ-7, набір зразків, травильний розчин, альбом мікроструктур

Теоретичні відомості

Властивості металів, які застосовуються у техніці, визначаються їхньою внутрішньою будовою (структурою), яка змінюється під впливом різних за природою зовнішніх енергетичних полів (механічних, теплових, променевих, радіаційних, електромагнітних) і хімічного складу сплаву.

Важливу інформацію про будову матеріалу дає мікроструктурний аналіз (мікроаналі) - дослідження будови металів при великому (більше ніж 30-кратному) збільшенні. Відповідно, досліджувана будова називається мікроструктурою.

Основними задачами мікроаналізу є: визначення форми і розмірів зерен; визначення форми (морфології), розмірів і взаємного розташування структурних складових (фаз) сплаву; виявлення мікротріщин і включень (сульфідів, оксидів, нітридів); визначення хімічного складу деяких фаз за їхньою характерною формою і кольором.

Підготовлена для дослідження мікроструктури поверхня зразка називається мікрошліфом. Зразок повинен мати форму куба чи циліндра з розміром сторони або діаметра не більше 20 мм. Зразки менших розмірів або неправильної геометричної форми заливають епоксидними смолами чи легкоплавкими сплавами у контейнери

Приготування мікрошліфів - відповідальна операція, адже неправильне виконання технологічних операцій над зразком може спотворити мікроструктуру металу. Зразок шліфують на спеціальному металографічному шліфувальному папері, змінюючи розміри абразивних часток від 320... 250 мкм до 20...14 мкм. При переході з паперу одного номера на інший потрібно змінювати напрям шліфування – перпендикулярно до рисок від попереднього номера паперу – до тих пір, поки риски не зникнуть. Поліруванням видаляють найдрібніші дефекти поверхні, які залишилися після шліфування. На практиці найчастіше використовують механічне полірування, яке виконують кругом, покритим фетром, тонким сукном, оксамитом. Як полірувальна рідина, використовуються водяні суспензії оксидів алюмінію, хрому, магнію (Аl₂O₃, Сr₂O₃, MgO), якими змочують поверхню круга. Полірування закінчують, якщо поверхня зразка має дзеркальний блиск і під мікроскопом при 100-кратному збільшенні не помітні риски. Після цього мікрошліф промивають (водою і спиртом) і просушують фільтрувальним папером. Заключна операція – травлення мікрошліфа, адже на нетравленій поверхні можна помітити лише неметалеві включення.

Травильними розчинами, які використовують для виявлення мікроструктури, є електроліти - водні чи спиртові розчини солей, лугів, кислот. Структурні складові (фази) сплаву, які мають найбільший від’ємний електродний потенціал, відіграють роль мікроскопічних анодів і розчиняються, утворюючи впадини на мікрошліфі, а ділянки, які є катодами, не розчиняються, утворюючи виступи. Таким чином, травлення викликає утворення мікрорельєфа, який сприяє дифракції світла при дослідженні під мікроскопом (рис.4.1).

Рис.4.1. Схема відбивання променів від поверхні шліфа: а – нетравленого, б - травленого

Для травлення сталей і чавунів найчастіше використовують такі розчини: 4...5%-ний спиртовий розчин HNO₃; 4%-нй спиртовий розчин пікрінової кислоти; 3 частини HCl і 1 частина НNO₃ - для виявлення структури нержавіючих сталей; 20 мл концентрованої HCl, 5 г СиSO₄ і 20 мл Н₂О - для виявлення структури жароміцних сталей.

Для мікроструктурного аналізу сплавів використовують металографічні мікроскопи (МІМ-7, МІМ-8, МІМ-9 і МMP-I2), в яких зображення структури представляє собою інтерференційну картину відбитих від травленої поверхні шліфа променів.

Практично збільшення мікроскопа визначають за формулою M=M_обM_ок, де М_об - збільшення об'єктива; М_ок - збільшення окуляра.

Таблиця 4.1

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: