2.2. Микроструктурный анализ сплавов

Микроанализ – изучение структуры при увеличении свыше 50 раз. Цели микроанализа: а) определить тип структуры; б) определить величину микрозерна; в) определить микродефекты (поры, трещины, раковины и т. д.); г) по микроструктуре в углеродистых сталях определить содержание углерода.

Рис. 6. Схема отражения лучей от травленной

поверхности и полученная структура: 1 – светлое зерно;

2 – серое зерно; 3 – черное зерно

Объектом для изучения микроструктуры служит микрошлиф, представляющий часть детали (заготовки) сечением около 1 см².

Приготовление микрошлифа происходит в следующей последовательности: а) механическая вырезка; б) шлифование; в) полирование до получения зеркальной поверхности; г) травление в 4-процентном растворе HNO₃ (если образец из углеродистой стали, чугуна); д) промывка спиртом, сушка.

Цель полирования – получить поверхность с минимальной шероховатостью.

Цель травления – получить шероховатую поверхность из-за различной травимости структурных составляющих.

Структуру изучают на оптическом микроскопе в отраженном свете, так как металлы и сплавы непрозрачные. Схема отражения лучей от травленной поверхности и полученная структура приведены на рис. 6.

В окуляре микроскопа наблюдаются светлые, серые, черные зерна. Остается только расшифровать, какие это структурные составляющие.

Оптический микроскоп для изучения микроструктуры представлен на рис. 7.

Рис. 7. Общий вид микроскопа МИМ-7: 1 – основание; 2 – корпус; 3 – фотокамера; 4 – микрометрический винт; 5 – визуальный тубус с окуляром; 6 – рукоятка иллюминатора; 7 – иллюминатор; 8 – предметный столик; 9 – клеммы; 10 – винты перемещения столика; 11 – макрометрический винт; 12 – осветитель; 13 – рукоятки светофильтров; 14 – стопорное устройство осветителя; 15 – рамка с матовым стеклом

Главной частью микроскопа является оптическая система – набор линз, отражательных зеркал, призма, объектив. Микроструктуру можно наблюдать через окуляр 5. Микрошлиф кладется на предметный столик 8, под которым находится объектив. Четкость изображения микроструктуры регулируется винтами 11 и 4. Микроструктуру можно сфотографировать в фотокамере 3.

3. Порядок выполнения работы

1. По выданным макрошлифам сделать макроанализ: определить макродефекты, тип кристалла (направление волокон). Определить состояние металла (деформированный или литой металл).

2. Под микроскопом рассмотреть микроструктуру выданных микрошлифов, зарисовать, сделать микроанализ.

3. Для сталей 20, 45, 80, У12 замерить твердость по Бринеллю. Построить зависимость твердости по Бринеллю от содержания углерода в стали.

4. Замерить на прессе Роквелла твердость закаленных сталей образцов, выданных преподавателем.

Контрольные вопросы

1. Что такое макро- и микроструктурный анализ металлов?

2. Назначение макро- и микроанализа металлов.

3. Как изготовить макрошлиф и микрофлиф?

4. Как величина зерна влияет на вязкость стали?

5. Как должны быть направлены волокна по отношению к направлению действующих напряжений в опасных сечениях детали?

6. Что такое литой и деформированный металл?

7. Сущность и назначение методов Бринелля, Роквелла и Виккерса.

8. Какие параметры и показатели выступают в качестве меры твердости при ее определении методами Бринелля, Роквелла и Виккерса?

9. Какими символами обозначается твердость по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу?