Лабораторная работа №11 изучение макро- и микроструктуры металла сварных соединений

Цель работы

Освоение методики макро- и микроструктурного исследования сварных соединений, изучение структуры металла шва и зоны термического влияния при сварке плавлением.

Введение

Исследование структуры и дефектов сварного соединения входит в задачу металлографического анализа, который делится на макро- и микроскопический.

При макроанализе производится исследование строения металла (макроструктуры) невооруженным глазом или через лупу при небольших увеличениях (до 5-10 раз).

Макроанализ позволяет определить в металле сварного соедине­ния величину, форму и расположение зерен, дендритность или волок­нистость строения, ликвацию (серы, фосфора и других элементов), различные дефекты: трещины, газовые поры, раковины, шлаковые включения я т.д., параметры шва и зоны термического влияния. По макроструктуре можно установить глубину и форму зоны проплавления, ширину и очертания зоны термического влияния (ЗТВ).

Для выявления структуры сварного соединения образцы подвергаются травлению. На нетравленном образце видны лишь наиболее грубые дефекты; тонкие трещины затерты обработкой абразивной шкуркой и вскрываются только после травления.

Исследование макроструктуры часто сопровождается замером твердости участков образца. Изучение макроструктуры производится на макрошлифе. Макрошлифом называется шлифованный и протравленный образец, предварительно вырезанный из сварного соединения.

Исследование структуры и дефектов металла с помощью микро­скопа (при увеличении в 50-2000 раз) называется микроанализом, наблюдаемая при этом структура называется микроструктурой.

При помощи микроисследования можно установить:

а) форму и размеры кристаллических зерен;

б) изменения внутреннего строения сплава, происходящие под влиянием различных режимов термической и химико-термической обработки, а также после внешнего и механи­ческого воздействия;

в) неметаллические включения - сульфиды, окислы и т.д.;

г) дефекты металла - микротрещины, поры и т.п.;

д) химический состав некоторых структурных составляющих по их характерной форме и характерному окрашиванию специальными реак­тивами .

Микрошлифом называется образец металла, поверхность которого приготовлена специальным образом для микроанализа. Приготовление микрошлифа состоит из вырезки образца, шлифования к полирования. Полирование можно производить механическим, химическим и электро­химическим способом.

Для выявления микроструктуры шлиф после полирования подвер­гают травлению, в результате чего неоднородные участки изучаемого металла или сплава становятся видимыми под микроскопом.

Сущность процесса выявления структуры металлов состоит в том, что при травлении отдельные структурные составляющие по-разному растворяются или окрашиваются. В результате травления на поверх­ности шлифа образуются выступы и впадины, характеризующие струк­туру сплава.

В микроскопе лучи света будут по-разному отражаться от раз­лично протравившихся структурных составляющих. Те структурные со­ставляющие, которые слабо протравятся, отразят больше лучей света и будут казаться светлыми и, наоборот, сильно протравившиеся участки из-за рассеяния света отразят меньше лучей и будут казаться темными. На этой разнице в состоянии поверхности и количестве от­раженных лучей и основано выявление структуры сплавов.

Исследование микроструктуры сварных соединений имеет ряд особенностей, которые определяются следующим: а) структура сварного соединения отличается мелкостью и разнообразием в пределах одного и того же микрошлифа; б) из-за быстрого остывания соеди­нения в большинстве случаев имеет место неравновесный характер структур; в) сварка сопровождается дополнительным химическим влиянием (воздух, присадочные материалы, подгорание подкладок, обгорание неплавящихся электродов и т.д.), что может привести к появлению необычных фаз (аустенит, нитриды, включения меди, вольфрама и др.); г) сварка давлением с нагревом может вызывать механическое разделение тугоплавких и легкоплавких фаз.