Методы исследования изломов
Цель фрактографического исследования:
Оценка качества металлов и сплавов.
Анализ причин эксплуатационных повреждений.
Исследование микромеханизмов разрушения.
Основной целью исследования изломов специально сделанных технологических проб является оценка металлургического качества металла, в понятие которой входят: условия литья и выплавки, влияние легирующих элементов и примесей, влияние термообработки. На схеме рис. 1.3 представлена схема классификации изломов по их основным признакам.
Классификация изломов по основным признакам.
Рис.1.3. Схема существующих классификаций изломов
Лабораторная работа № 2 Изготовление изломов
Изломы технологических проб и ударных образцов представляют собой поверхность разрушения, образующуюся при поперечном изгибе надрезанных образцов или проб. Надрез наносится со стороны, противоположной стороне приложенной силы. Разрушение может происходить под действием нормальных сил (разрыв) и касательных (надрез). Поверхность разрушения будет перпендикулярна растягивающим напряжениям и располагается вдоль направления приложенной нагрузки.
Поверхность разрушения разделяет образец на 2 практически одинаковые половины, которые отличаются тем, что возвышения на одном изломе соответствуют впадинам на другом. С помощью макроанализа определяют участки поверхности, разрушение которых необходимо исследовать с помощью микроанализа.
|
|
Рис.2.1. Схема испытания вертикальной пробы: а – толщина проката; б – поверхность проката |
Рис.2.2. Размеры проб на излом для проката: h – толщина проката; b – ширина пробы; l- длина пробы; d – глубина надреза. |
Надрезы-концентраторы напряжения ударных образцов выполняют двух видов: V-образные и U-образные. Надрез наносится со стороны, противоположной стороне приложенной силы. В изломах образцов с U-образным надрезом, как правило, имеются область зарождения и область распространения (развития) трещины. В изломах образцов с V-образным надрезом область зарождения трещин практически отсутствует
Итак, изломы можно разделить на 2 группы:
1 – сделанные на специальных образцах - пробах;
2 – возникшие в результате эксплуатации изделия.
Для исследования изломов применяются методы макро- и микроанализа.
Изучение изломов осуществляется несколькими способами. Одним из них являются оптические методы исследования макростроения изломов. Цель исследования макроскопии излома:
а) определение характера излома;
б) выявление макродефектов;
в) определение влияния на излом металлических и технологических факторов.
Макроанализ проводят невооруженным глазом или с помощью лупы и бинокулярного микроскопа на практике при увеличении 30-40 крат (рис. 2.3).
а |
б |
Рис.2.3. Плотный волокнистый излом. Литая сталь: а - литье в кокиль; б - литье в песчаную форму. |
|
Строение макроизлома (общий вид и схема) показано на рисунке 2.4.
|
Рис.2.4. Строение макроизлома: а-вид излома; б- схема элементов излома; 1- очаг разрушения; 2- зона зарождения трещины; 3- зона развития трещины; 4- утяжка излома; 5- зона долома |
Макроанализ является предварительным исследованием изломов. И если необходимо исследование продолжить, то выбирают места, из которых берут образцы для микроанализа. Макроанализ может быть качественным и количественным. При качественном анализе определяют:
- вид и характер разрушения металла по признакам, характеризующим качество металла;
- элементы строения поверхности излома (разрушения, отличающиеся от оптимальных, связанные с нарушениями технологии, например, литья, деформации, термическрой обработки и т.д.);
- дефекты структуры, приводящие к снижению свойств, например, неметаллические включения;
- макронесплошности (поры, расслоения, трещины);
- размеры ликвационной неоднородности (химическая неоднородность по сечению изделия). Термин «ликвация» означает неравномерность распределения чего-либо. Если речь идет о распределении примесей или специально вводимых (добавленных) элементов, называемых легирующими, то изучают химическую ликвацию.
При количественном анализе определяют количественное соотношение компонентов, входящих в состав анализируемого вещества.