Методы исследования изломов металлов

(фрактография)

Фрактография – описание поверхности металлических изломов с целью анализа причин и протекания процесса разрушения. Фрактографическое исследование проводят невооружённым глазом, а также с помощью лупы, светового и электронного микроскопов. В просвечивающем электронном микроскопе изучают не поверхность излома, а отпечаток (реплику) с неё, оттенённый слоем металла, в растровом (сканирующем) электронном микроскопе – саму поверхность разрушения. Вид излома зависит от способа нагружения (статическое, ударное, переменное) и условий нагружения (температура, среда и т.п.), а также от характера распространения трещины (внутризёренный или межзёренный излом) и от степени развития пластической деформации при разрушении (хрупкий или вязкий излом).

Вязкое разрушение происходит со значительной пластической деформацией и обусловлено малой скоростью распространения трещины. Скорость распространения трещины при хрупком разрушении, напротив, велика, близка к скорости звука. Поэтому нередко хрупкое разрушение называют «внезапным» или «катастрофическим».

Хрупкое разрушение происходит при напряжениях, лежащих в упругой области, без макропластической информации. Очагом и хрупкого и вязкого разрушения являются микротрещины или дефекты, возникающие в процессе эксплуатации. Поэтому надежность конструкции определяется в основном сопротивлением металла распространению уже имеющейся трещины, а не ее зарождением.

Контроль излома проводят на образцах с поперечным или продольным направлением волокна. Для контроля по излому поперек волокна заготовки надрезают по одной из приведенных на рис. 1.5 схем.

Рис. 1.5. Надрез образцов для контроля излома:

а – надрез по периметру; б – двусторонний надрез;

в – односторонний надрез

Поломка образцов производится с максимальной скоростью и большой сосредоточенной нагрузкой для исключения смятия поверхности излома и образования ложных расщеплений.

В изломах обнаруживают следующие основные дефекты:

Грубые раскатанные поры и газовые пузыри – отдельные нитевидные полосы с искаженной кристаллической структурой.

Грубая пятнистая ликвация – широкие полосы с иной кристаллической структурой, чаще темные, произвольно расположенные по сечению заготовки.

Остатки усадочной раковины – в осевой зоне в виде темной или светло-серой со шлаком полосы, с искаженной структурой или с заглаженной, притертой, окисленной поверхностью.

Подусадочная рыхлота – одна или несколько темных полос с грубослоистой структурой, часто сопровождается порами и шлаковыми включениями.

Расслоение – широкие полосы с заглаженной, кристаллической, светлой структурой в осевой, реже в краевой зоне заготовки.

Нафталиновый и камневидный излом – результат сильного перегрева перед деформацией или при термической обработке. Нафталиновым называется излом с характерным блеском в сечении крупных зерен, по-различному отражающих свет. Камневидный – матовый излом по границам крупных или мелких зерен, вскрывающих их огранку.

Флокены – тонкие извилистые трещины длиной от 1 до 30 мм и более. Ориентированные беспорядочно, поражают часть или все сечение заготовки. В изломе флокены выявляются в виде светлых пятен круглой или овальной формы с кристаллической поверхностью серебристого или светлого оттенка.

Черновины (трещины, надрывы) – дефекты пережога при нагреве и разрушения при деформации внутренней зоны заготовки. Представляют собой рыхлую, сильно травящуюся внутреннею зону или отдельные темные пятна, часто сопровождающиеся одной или двумя трещинами.

Самостоятельная работа

1. Раскисление стали. Её цель и способы раскисления.

2. Основные отличия в строении слитка кипящей и спокойной стали.

1.7. Контрольные вопросы

1. Основные задачи макроанализа, его значение.

2. Что такое ликвация, причины ее появления и влияние на свойства металла?

3. Назвать виды неоднородностей в отливках, объяснить причины их возникновения.

4. Как по макроструктуре на шлифе отличить металл литой и горячедеформированный?

5. Каковы свойства металла вдоль и поперек волокон? Какой способ изготовления изделий приводит к лучшему качеству и свойствам детали (литье, ковка, обработка резанием)? Объясните почему.

6. Какие методы выявления макроструктуры, ликвации, волокнистого строения вам известны? Охарактеризуйте коротко эти методы.

7. Какие факторы определяют характер кристаллической структуры отливки (слитка)?

8. Что называется раскислением? Чем обусловлено различие в строении спокойной, кипящей и полуспокойной стали?

9. Какие макродефекты металла Вам известны?

МИКРОструктурный АНАЛИЗ

Цель: ознакомиться с устройством металлографического микроскопа, работой на нем и получить практические навыки при исследовании металлов при микроанализе.

Общие сведения

Микроструктурным анализом (микроанализом) называют метод исследования металлов и сплавов с помощью оптических металлографических микроскопов, дающих увеличения от ´ 60 до ´ 2000.

С помощью методов микроанализа возможно решение следующих задач:

определение формы и размера зерна, характер их взаимного расположения; выявление фазового и/или структурного состава сплава;

определение количества, размеров, взаимного расположения неметаллических включений (например, сульфидов и оксидов в сталях или графита в чугунах);

выявление характера предшествующей обработки металла или сплава (термообработка, пластическая деформация и т.д.).

Микроанализ широко используется и на производстве, как метод контроля качества металлической продукции, а также для контроля технологических процессов обработки металлов.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒