Физические методы исследования и контроля качества металлов и сплавов.
1. Термический анализ применяют для определения критических точек металлов и сплавов. Для этого в огнеупорном тигле 2 расплавляют исследуемый сплав 3 (рис. 11)
Рис.11 Схема установки для изучения процесса кристаллизации термическим методом.
В расплавленный металл помещают горячий спай термопары 4, защищённой фарфоровым колпачком 6, холодные края термопары 5 подключена к потенцемоментру 7. Термопары и потенцемометр позволяют замерять температуру при охлаждении металлов до комнатной температуры. По данным экспериментам строится кривая охлаждения металла. Точки перегибов на этой кривой соответствуют критическим точкам.
Дилатометрический анализ основан на изменении объёма металла в процессе полиморфных превращений. Образец помещают в специальный прибор дилатометр и отслеживают изменения объёма в процессе нагрева или охлаждения. Таким образом определяют критические точки металла.
Рентгеноструктурный анализ даёт возможность установить типы кристаллических решёток металлов и сплавов, а так же их параметры. Определение структуры металлов, размещения атомов в кристаллической решётке и измерение расстояния между ними основано на дифракции рентгеновских лучей рядами атомов в кристалле, т.к. длина волн этих лучей соизмерима с межатомными расстояниями в кристаллах. Зная длину волн рентгеновских лучей, можно вычислить расстояние между атомами и построить модель расположения атомов.
Неразрушающие методы контроля качества металлов и сплавов.
Рентгеновская дефектоскопия.
Рентгеновский контроль основан на проникновении рентгеновских лучей сквозь тела, непрозрачные для видимого света. Проходя сквозь металлы, рентгеновские лучи частично поглощаются, причём сплошным металлом лучи поглощаются сильнее, чем в тех местах, где находятся газовые, шлаковые включения или трещины. Величину, форму и род этих пороков можно наблюдать на светящемся экране, установленном по ходу лучей за исследуемой деталью. При установке на место экрана кассеты с фотопластинкой или плёнкой получают снимок исследуемого объекта. Рентгеновским исследованием можно обнаружить внутри детали даже микроскопические дефекты.
Магнитная дефектоскопия.
Для выявления трещин, волосовин, пузырей, неметаллических включений внутри деталей применяют также магнитную дефектоскопию. Магнитные испытания складываются из трёх основных операций: намагничивания изделий, покрытия их ферримагнитным порошком, наружного осмотра и размагничивания изделий.
У намагниченных изделий с пороками магнитные силовые линии, стремясь обогнуть места пороков, ввиду их пониженной магнитной проницаемости выходят за пределы поверхности изделия и затем входят в него, образуя неоднородное магнитное поле. Поэтому при покрывании изделий магнитными порошками частицы порошков располагаются над пороком, образуя резко очерченные рисунки.
Ультразвуковая дефектоскопия.
Ультразвуковая дефектоскопия позволяет испытывать не только ферромагнитные, но и парамагнитные материалы и выявлять пороки в их толщине на значительной глубине (свыше 1 м), где они не могут быть обнаружены магнитным методом.
Для исследования материалов применяют ультразвуковые колебания частотой от 2 до 10 МГц. При такой частоте колебания распространяются в материале подобно лучам, почти не рассеиваясь по сторонам. Ими можно “просвечивать” материалы на глубину свыше 1 м. Ультразвук отражается на поверхности раздела разнородных сред. Поэтому ультразвук не проходит через трещины, раковины, включения, образуя акустическую тень. Для излучения и приёма ультразвука пользуются ультразвуковыми дефектоскопами, снабжёнными пьезоэлектрическим излучателями и приёмниками.