Та схеми рентгенограм від оцк і гцк ґраток
Рентгеноспектральний аналіз дозволяє визначити хімічний склад матеріалу і базується на властивості кожного елемента випромінювати характерні рентгенівські промені, коли зразок опромінюють електронами достатньої енергії. Інтенсивність променів залежить від кількості цього елемента. Використовуючи еталони, можна проводити і кількісний аналіз.
Сучасні мікроаналізатори дозволяють аналізувати у мікрооб'ємах (приблизно 3 мкм3) практично всі елементи; чутливість визначення становить 0,1 · 10-6 в залежності від порядкового номера елемента та розміру електронного зонда. Ділянка для вивчення обирається за допомогою мікроскопа, вісь якого збігається із точкою падіння електронного зонда на зразок. При переміщенні зонда можна записати зміну інтенсивності, яка відповідає концентрації елемента уздовж цього напрямку.
Рентгенівська дефектоскопія ґрунтується на різній здатності рентгенівських променів поглинатися при проходженні через матеріали різної товщини та щільності. Метод має високу чутливість та універсальність, застосовується для контролю якості виробів і дозволяє виявити раковини, шпарини, не провари сталевих швів, тріщини, вкраплення, тощо. Схему просвічування показано на рис. 1.5. Дефекти на плівці виявляються у вигляді більш темних або світлих плям порівняно із фоном.
Рисунок 1.5 – Схема просвічування деталей
Щільне вкраплення поглинає промені, тому на рентгенограмі у відповідному місці буде світла пляма на загальному фоні. Там, де розташована раковина, виявиться затемнення, тому що інтенсивність променів, що пройшли через деталь, більша.
1.3.5 Макроскопічний аналіз
Макроаналіз полягає в дослідженні будови металів та сплавів неозброєним оком або при незначному збільшенні до 30 разів. Це дозволяє вивчати великі перетини металів, робити висновки про їх будову та наявність певних дефектів, а також вибирати ділянки для подальших досліджень. Будова металів та сплавів, яка визначена таким чином, називається макроструктурою.
За допомогою макроаналізу можна визначити:
порушення суцільності металу (усадкова несуцільність, центральна пористість, підкоркові пухирі, свищі);
б
удову литого та деформованого металів;хімічну неоднорідність (ліквацію);
вид зламу;
структуру металу після зварювання, деяких видів термічної та хіміко-термічної обробки.
Для дослідження макроструктури металів використовують метод шліфів та метод зламів. При цьому вигляд зламу визначають безпосередньо спостереженням, тоді як інші особливості макроструктури – на макрошліфах.
Макроаналіз литого металу. Травлення макрошліфа проводять у 15 % водному розчині персульфату амонію при температурі 80-90 °С протягом 5-10 хвилин. Для литого металу характерні велика неоднорідність зерен за формою та розміром, наявність несуцільностей, неоднорідність за хімічним складом. Наявність цих особливостей будови литого металу, які знижують його властивості і є недоліками, що зумовлено процесом кристалізації.
Макроаналіз сталевого зливка показав, що в його структурі можна виділити три зони:
дрібних дезорієнтованих кристалів;
орієнтованих стовпчастих кристалів;
великих дезорієнтованих рівноважних кристалів.
Неоднорідність будови литого металу зумовлена змінами умов кристалізації протягом часу кристалізації. Відомо, що процес кристалізації можливий при певному переохолодженні рідкого металу, яке характеризується ступенем переохолодження Т і який, у свою чергу, дорівнює різниці температур кристалізації теоретичної ТS та фактичної Ткр.
Процес кристалізації складається з двох стадій – утворення центрів кристалізації твердої фази (зародки твердої фази) та росту кристалів твердої фази.
Довільне виникнення центрів кристалізації твердої фази називають гомогенним. При цьому збільшення до певного ступеня переохолодження спричиняє виникнення більшого числа центрів кристалізації (ц.к.) та підвищення швидкості їх росту (ш.р.), що зумовлює зменшення розміру зерен (рис. 1.6).
При кристалізації зливка найбільший ступінь переохолодження спостерігається безпосередньо на межі між рідким металом та холодними стінками виливниці (форма, у яку заливають метал).
У процесі кристалізації ступінь переохолодження на межі поділу рідина-тверда фаза зменшується за рахунок прогріву стінок виливниці та утворення зони твердого металу. Це призводить до зменшення кількості зародків твердої фази та швидкості їх росту. Направлений тепловідвід стимулює формування зони стовпчастих кристалів, які ростуть перпендикулярно до стінок виливниці. В центральній частині зливка направлене відведення теплоти відсутнє, що сприяє утворенню неорієнтованих кристалів. Вони досить великі, оскільки ступінь переохолодження в цій зоні незначний.
На процес кристалізації впливають також домішки, які знаходяться в рідкому металі у зваженому стані. Якщо частинки домішок мають однакову (або близьку) кристалічну решітку з решіткою металу, що затвердіває, то вони можуть бути готовими центрами кристалізації.
В цьому випадку спостерігається зменшення розміру критичних зародків, а кристалізація рідини починається при менших переохолодженнях. Таке утворення зародків твердої фази називається гетерогенним. Використання таких домішок (вони мають назву модифікатори) підвищує якість металу, а операція їх введення у рідкий метал отримала назву модифікування.
Недоліком литого металу також є його несуцільність. Утворення несуцільностей зумовлено тим, що метал у твердому стані займає менший об'єм, ніж у рідкому. Усадка розподіляється або у вигляді раковини, яка зосереджується в верхній частині зливка, або у вигляді дрібних раковин, що розподіляються по всьому зливку. Розміри та форма усадкових раковин залежать від маси металу, форми виливниці, швидкості кристалізації тощо.
Рисунок 1.6 – Залежність кількості центрів кристалізації (ц.к.)