- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1 основные методы исследования металлов
- •1.1. Определение химического состава сплава
- •1.2. Структурные методы исследования металлов и сплавов
- •1.2.1. Макроскопический анализ (макроанализ)
- •1.2.2. Микроскопический анализ (микроанализ)
- •1.2.2.1. Отбор образцов для исследования
- •1.2.2.2. Приготовление шлифов
- •1.2.2.3. Методы выявления микроструктур
- •1.2.3. Электронная микроскопия
- •1.2.4. Фрактография (изучение изломов)
- •1.2.5. Рентгеноструктурный анализ
- •1.3. Методы изучения механических свойств
- •1.3.1. Статические испытания на растяжение
- •1.3.2. Испытания на прочность при высоких температурах
- •1.3.3. Определение ударной вязкости
- •1.3.4. Определение твердости
- •1.3.5. Испытания на усталость
- •1.4. Физические методы
- •1.4.1. Термический анализ
- •1.4.2. Дилатометрический метод
- •1.4.3. Определение электропроводности
- •1.4.4. Магнитный анализ
- •1.4.5. Метод внутреннего трения
- •Библиографический список
- •Глава 2 структура железа и стали, получаемая при термической обработке
- •2.1. Термическая обработка и диаграмма состояния
- •2.1.1. Основные виды термической обработки стали
- •2.1.2. Образование аустенита из перлита и рост аустенитного зерна при нагреве
- •2.1.3. Распад аустенита на ферритоцементитную смесь при охлаждении
- •2.1.3.1. Перлитное превращение
- •2.1.3.2. Мартенситное превращение аустенита
- •2.1.3.3. Бейнитное превращение
- •2.2. Превращение при отпуске закаленной стали
- •2.3. Основные свойства металлических материалов (сталей) после термической обработки
- •Библиографический список
- •Глава 3 лабораторные работы
- •3.1.Определение твердости металлов
- •3.2.Макро – и микроскопическое исследование сплавов
- •3.3.Сплавы на основе двойных систем
- •3.4.Микроскопическое исследование структуры углеродистых сталей
- •3.5.Микроструктура чугунов
- •3.6.Закалка углеродистой стали
- •3.7.Отпуск закаленной стали
- •3.8.Микроскопическое исследование структуры цементованных деталей
- •3.9.Конструкционные легированные стали
- •3.10. Литье в песчано-глинистые формы
- •3.11.Оборудование, инструмент и расчет технологических параметров при вырубке - пробивке
- •3.12.Изучение элементов конструкции и геометрии токарного резца
- •3.13.Ручная дуговая сварка электродом
- •3.14.Анализ кинематической схемы металлорежущих станков
- •Глава 4 тесты
- •4.1. Структура теста
- •З аключение
- •Приложение 1 задания к контрольной работе № 1
- •Приложение 2 задания к контрольной работе № 2
- •1.Для отливки ответственных зубчатых колес, шкивов и т.Д. Используются серые чугуны. Выберите марки чугунов, их состав, структуру и свойства. Зарисуйте микроструктуру этих чугунов.
- •Приложение 3 диаграммы состояний
- •Учебное пособие по материаловедению и технологии конструкционных материалов
Глава 1 основные методы исследования металлов
При исследовании металлических материалов изучают их химический состав, структуру, механические, физические и другие свойства. Используя какой-либо один, даже очень совершенный метод, нельзя получить полную информацию об изучаемом материале. Поэтому обычно применяют не один, а несколько методов анализа, взаимно дополняющих друг друга [1, 2].
1.1. Определение химического состава сплава
Как правило, изучение металлов или металлических сплавов начинается с определения химического состава.
Химический состав обычно определяют методами количественного и качественного анализа. В тех случаях, когда не требуется очень большая точность, но необходима скорость определения состава, используют спектральный анализ.
Более точные сведения о составе можно получить, используя рентгеноспектральный анализ. Одной из разновидностей установок для рентгеноспектрального анализа являются так называемые микроанализаторы, позволяющие определять состав различных фаз, входящих в сплав, а также состав различных участков даже одного зерна, характеристики диффузионной подвижности атомов при химико-термической обработке, в процессе старения и т.п.
Размеры микрообластей при подобных исследованиях лежат в интервале от 10 до 3 мкм.
1.2. Структурные методы исследования металлов и сплавов
Для изучения структуры применяют: макроскопический; микроскопический; электронно-микроскопический; рентгеноструктурный; фрактографию и другие методы анализа.
1.2.1. Макроскопический анализ (макроанализ)
Метод макроструктурного анализа заключается в изучении строения металлов и сплавов невооруженным глазом или небольших увеличениях, например, при помощи лупы.
Макроструктуру обычно изучают на макрошлифах, получаемых разрезкой детали на части, что позволяет наблюдать большую поверхность. Исследуемую поверхность подвергают шлифованию и травлению специальными реактивами [3]. При помощи макроструктурного анализа можно установить структуру металла (величину, форму, расположение зерен, дендритов литого металла и т.д.). Кроме того, макроанализ дает возможность обнаружить газовые пузыри, усадочные пустоты, трещины и другие макродефекты, а также ликвацию (т.е. химическую неоднородность) серы и фосфора. Изучение макроструктуры часто дополняют исследованиями излома металлов (см. фрактография).
1.2.2. Микроскопический анализ (микроанализ)
Метод микроструктурного анализа – изучение строения металлов и сплавов при помощи оптических металлографических микроскопов при относительно больших увеличениях (обычно в 100…1000 раз, предел – 2000 раз). При таких увеличениях можно обнаружить элементы структуры размером до 0,2 мкм. Изучение микроструктуры производится на специально приготовленных образцах – микрошлифах, которые должны иметь зеркально-блестящую поверхность, так как структура металлов и сплавов, как тел непрозрачных, рассматривается в отраженном свете.
Под микроскопом на полированном микрошлифе можно увидеть микротрещины, неметаллические включения (оксиды, сульфиды и т.д.), графит в чугунах. Для выявления самой микроструктуры металла поверхность шлифа подвергают травлению специальными реактивами [3, 4]. Микроанализ позволяет установить величину, форму и ориентировку зерен, отдельные фазы и структурные составляющие, изменения структуры в зависимости от условий их получения и обработки и т.п. [5].