1. Теоретическая часть
1.1. Макроскопический метод исследования металлов и сплавов
Цель работы: проработав методические указания и выполнив предложенные задания, вы научитесь использовать теоретические знания при решении практических задач по выявлению макродефектов и анализу строения металла.
1.1.1. Характеристика макроанализа и области его применения
Исследование строения металлов и сплавов невооруженным глазом, а также при помощи лупы или бинокулярного микроскопа при увеличении до 30 крат носит название макроскопического метода исследования или макроанализа. В этом случае можно одновременно наблюдать большую поверхность заготовки (детали), что часто позволяет судить о качестве металла и определить характер и условия предшествующей обработки (литье, обработка давлением, сварка, резание).
Строение металлов и сплавов, изучаемое при помощи макроанализа, называется макроструктурой. Макростроение можно изучать не только непосредственно на поверхности металла (например отливок, поковок), но и в изломе заготовки (детали), а также после предварительной подготовки исследуемой поверхности, которая заключается в ее шлифовании и травлении специальными реактивами. Шлифованный и травленный образец называют макрошлифом. На шлифованной поверхности не должно быть загрязнений, следов масла и т.д.
Методом макроанализа определяют:
вид излома - вязкий, хрупкий, смешанный, усталостный;
нарушения сплошности металла - усадочную раковину, рыхлость, пористость, подкорковые пузыри, межристаллитные трещины, возникшие при обработке давлением или термообработке, дефекты сварки (непровары, газовые пузыри и др.), флокены в стали;
дендритное строение в литом металле;
химическую неоднородность литого металла (ликвацию) и присутствие в нем грубых неметаллических включений;
волокнистую структуру деформированного металла;
структурную и химическую неоднородность металла, созданную термической или химико-термической обработкой.
1.1.2. Макроанализ изломов
Непосредственно по виду излома можно установить характер разрушения металлического изделия, которое может быть хрупким, вязким, смешанным или усталостным.
Хрупкий излом довольно ровный, блестящий. Обычно в хрупком изломе можно видеть форму и размер зерен металла, т.к. излом происходит без значительной деформации и зерна при разрушении металла не искажаются (рис. 1.1, а). Излом может происходить как по границам зерен (межкристаллический), так и по зернам металла (транскристаллический).
а б в
Рис. 1.1.1. Внешний вид изломов металла:
а - хрупкий; б - вязкий; в – усталостный
Вязкий излом имеет волокнистое строение. Форма и размер зерен металла при вязком изломе сильно искажены, т.к. разрушение в этом случае сопровождается значительной пластической деформацией (рис. 1.1, б).
Усталостный излом (рис. 1.1, в) всегда имеет две зоны разрушения: усталостную, с мелкозернистым, фарфоровидным, часто ступенчато- слоистым строением, иногда с отдельными участками блестящей, как бы шлифованой поверхности, и зону вязкого или хрупкого, в зависимости от строения и свойств металла, окончательного разрушения (долома).
В изломах можно увидеть дефекты, которые способствовали разрушению изделия, например флокены, трещины, раковины, инородные включения.