Методы изучения структуры металлов и сплавов

Категория:
Технология металлов


Методы изучения структуры металлов и сплавов

Макроанализ. Макроанализом (макроскопическим анализом) называется изучение структуры металла или сплава невооруженным глазом или с помощью лупы при небольшом увеличении (до 30 раз).

Структура металла при этом может изучаться либо непосредственно на поверхности либо в изломе детали или специально приготовленного для этой цели образца.

Рис. 1. Излом валика

Образцы для макроанализа изготовляются путем вырезки из детали или отливки.

Подлежащая исследованию поверхность металла тщательно шлифуется на наждачной бумаге разных размеров и протравливается. Подготовленная таким образом поверхность называется макрошлифом.

Рис. 2. Усадочная раковина в стальной отливке

Травление производится специальными реактивами. Так, для «глубокого» травления, выявляющего волокнистое строение металла (трещины, газовые пузыри, поры и т. д.), используются концентрированные растворы кислот и их смеси в горячем или кипящем состоянии.

Макроанализ позволяет выявить различные пороки в литых деталях и отливках; волокнистое строение в кованых, штампованных, прокатных деталях; химическую неоднородность и различные пороки сварных деталей, неоднородное распределение вредной примеси — серы в стальных деталях.

Рис. 3. Волокнистое строение:
а — заготовки; б — заклепки

Рис. 4. Макроструктура сварного шва:
а — сварка стали; б — сварка меди

Изучение изломов стали и чугуна позволяет судить о наличии внутренних пороков металла: усадочных раковин, газовых пузырей и пор в литых деталях, трещин и волосовин, образовавшихся в результате прокатки металла с внутренними пороками.

Кроме того, анализ излома стали позволяет судить о размере зерна, о степени однородности структуры по сечению, о наличии перегрева или пережога металла.

Микроанализ. Микроанализ (микроскопический анализ) представляет собой исследование структуры металла при больших увеличениях с помощью специального металлографического микроскопа, предназначенного для изучения металла.

Металлы и сплавы подвергаются микроанализу с целью исследования общей структуры (типа структурных составляющих, их величины, формы и расположения), наличия неметаллических включений и различных дефектов (крупное зерно, перегрев, пережог и т. д.), контроля качества тепловой обработки металла.

Используемый для исследования металлов металл ©микроскоп позволяет рассматривать предмет в отраженном свете (в отличие от биологического микроскопа, где предмет просматривается в проходящем свете].

На рис. 6, а показаны внешний вид отечественного микроскопа МИМ-6 и его схема.

Основными частями микроскопа являются: лампа, которая питается током от городской сети через трансформатор. Свет от лампы проходит через линзу, от которой через светофильтры и диафрагму (ограничитель) попадает на полупрозрачную стеклянную пластинку, расположенную в верхней части микроскопа под предметным столиком. Луч света отражается от пластинки и, пройдя объектив (линзу, расположенную около отверстия под предметным столиком, на котором устанавливается исследуемый объект—шлиф), падает на плоскость шлифа. От шлифа световой луч отражается, проходит линзу — окуляр и направляется в глаз наблюдателя.

При фотографировании луч света от шлифа направляется на фотопластинку.

Регулирование фокуса достигается подъемом или опусканием предметного столика с помощью винтов (более точное регулирование) и (более грубое).

При травлении отдельные части зерна и различные структурные составляющие травятся по-разному. Те составляющие, которые протравятся сильнее, образуют на поверхности шлифа впадины. Если луч попадет в такую впадину, то он отразится в сторону и не попадет в объектив и в глаз наблюдателя. Это место будет казаться темным пятном.

Применяемые в настоящее время оптические микроскопы позволяют обнаруживать частицы размером до 0,2 микрона при максимально возможном увеличении до 1500—2000 раз. Большее увеличение можно получить при помощи электронного микроскопа, максимальное увеличение которого составляет 100 тыс. раз.

Рис. 5. Макроструктура зубьев шестерни закаленной токами высокой частоты

Рис. 6. Металлографический микроскоп МИМ-6 и его схема

Структура металла при просматривании ее электронным микроскопом, так же как и оптическим микроскопом, будет проявляться в виде светлых и темных мест.

Рентгеноанализ. Рентгеновский анализ металлов и сплавов основан на использовании рентгеновских лучей.

Рентгеновские лучи образуются при столкновении быстро-летящих электронов с каким-либо металлом. Возникающие при этом лучи названы рентгеновскими лучами по имени физика Рентгена, впервые открывшего их в 1895 г.

По своей природе рентгеновские лучи представляют собой электромагнитные колебания, длина волны которых в 10 тыс. раз короче длины волны видимых лучей.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум