8 Способы исследования внутренней структуры металлов

Методы исследования структуры - макро-и микроскопический анализ, рентгеноструктурный анализ и другие - широко используют не только в научных, но и в заводских лабораториях, поскольку большей частью существует надежная связь между структурой и свойствами металлов. На основании структурных исследований и механических испытаний можно сделать вывод о пригодности материала для тех или иных условий эксплуатации. Макроскопический анализ заключается в исследовании строения металла невооруженным глазом или при небольших увеличениях до 30 раз. Строение металла, которую проявляют при этом, называют макроструктурой. Макроструктуру можно наблюдать на поверхности изделий, на изломах и на шлифах. Макроскопический анализ применяют для выявления макродефектов: полостей и трещин, химической и структурной неоднородности металла, формы и размеров кристаллов в литом металле и т.д.. Преимуществом макроанализа есть возможность быстро обследовать исследуемую поверхность с целью получить предварительные данные о строении металла. Время, вследствие небольших увеличений, макроанализ не позволяет выявить все особенности строения металла. На основании данных макроанализа часто делают вывод о нецелесообразности применения технологий, которые влияют на формирование макроструктур, ухудшающих механические свойства металла.Микроскопическим анализом называют исследования строения металла с помощью микроскопа; строение металла, которую изучают под микроскопом, является микроструктурой. Для микроскопических исследований широко используют оптические и электронные микроскопы.При микроанализа изучают тонкое строение материала: форму и размеры зерен и фаз в сплаве, их относительное распределение, а также проявляют неметаллические вкрапления (оксиды, сульфиды) или микродефекты (дислокации, микрополостей, микротрещины). В частности, за микроструктурой находят в сплаве долю определенного химического элемента, например углерода в стали.Объектом микроскопических исследований является микрошлифов, есть образец с шлифованной, полированной и обычно протравленной химическим реактивом поверхностью.С помощью оптического металлографического микроскопа исследуют структуру при увеличении от 50 до 2000 раз, то есть с его помощью можно различить элементы структуры размером до 0,2 мкм (200 нм).Очень мелкие частицы структуры изучают благодаря электронному микроскопу, где изображение создается с помощью быстрого потока электронов. При этом наблюдаются частицы структуры размером до 2 ... 5 нм. Электронный микроскоп в противовес оптическом обеспечивает значительную глубину резкости изображения при увеличениях до 100 000 раз.Расположение атомов в кристаллах и расстояния между ними определяют путем рентгеноструктурного анализа с использованием рентгеновских лучей. Если в направлении потока этих лучей поставить фотопластинку, то усиленные лучи оставят на ней кольцевые пятна, расшифровывая которые, можно установить тип кристаллической решетки и величину ее параметров. Рентгеновскими лучами определяют также дефектность, деформацию кристаллической решетки и ориентации зерен.