1.1.4. Изучение структуры металла

Метод изломов. Простейшим и древнейшим методом струк­турного анализа металла является визуальное наблюдение изло­ма образца. Метод изломов характеризуется быстротой и доступ­ностью, но позволяет дать лишь качественную оценку дисперс­ности зерна. И все же он и в наши дни широко используется на практике.

Метод шлифов. Этот метод впервые разработан русским инженером-металлургом Аносовым и в дальнейшем усовершен­ствован англичанином Сорби. Сущность его сводится к следую­щему. Одна из плоскостей образца металла ровно опиливает­ся, затем с помощью напильников и наждачной бумаги ряда номеров плоскость шлифуется; наконец, поверхность полирует­ся с помощью специальных паст. Зеркально-гладкую поверх­ность подвергают травлению, т. е. обработке каким-либо сла­бым растворителем. Вместо химического травления может быть применено электрохимическое травление.

Из-за явления анизотропии, а для сплавов и по причине фа­зовой неоднородности металла, скорость травления по различ­ным граням кристаллов оказывается неодинаковой, что и соз­дает рельефность шлифа. Выявленную таким образом структу­ру металла можно наблюдать с помощью металлографического микроскопа. Иногда кристаллиты так крупны, что видны невооруженным глазом.

Следует подчеркнуть, что сам вид шлифа (или микрошли­фа, если он рассматривается под микроскопом) зависит от ус­ловий травления, и, в частности, от состава травильного раство­ра. Так, если протравливаются сами кристаллиты, то шлиф вы­являет зерна различных переходных тонов. Если растворяется межкристаллитное вещество, то на шлифе видны четкие грани­цы, разделяющие зерна кристаллитов, а сами зерна остаются однотонными. Если требуется рассмотреть неметаллические включения в металле (графит в чугуне или шлаки), то образец можно не травить, а ограничиться полировкой.

Методом шлифов пользуются и при изучении структуры гальванических осадков. В подобных случаях образец может представлять собой тонкую металлическую пластинку с на­несенным на нее электролитическим покрытием. Для удобства работы с таким образцом его фиксируют в металлической гильзе с помощью легкоплавкого сплава (например, сплава Вуда). Дальнейшая обработка ничем не отличается от обра­ботки монолитного образца.

Рассматривая микрошлиф, можно не только получить пред­ставление о характере структуры металла, но и определить дисперсность зерен. Для этого в поле зрения микроскопа выде­ляется участок поверхности и подсчитывается количество на­ходящихся на нем зерен. Зная площадь участка, нетрудно рас­считать площадь одного зерна, что будет отражать степень дисперсности структуры. Площадь зерна может изменяться в очень широком интервале — от мк² до мм².

Эффективным, но трудоемким является рентгеноструктурный анализ металла. Он применяется в основном для научных целей. То же самое можно сказать и об электронно-микроскопи­ческом методе исследования структуры.

При изучении структуры гальванических покрытий приме­няется метод профилограмм. Профилограмма характеризует шероховатость микрорельефа поверхности, что имеет отноше­ние к структуре металла, получаемого при электрокристалли­зации. Этот метод является косвенным. Кроме того, косвенным является метод измерения микротвердо­сти, который достаточно широко практикуется из-за его доступности и простоты выполнения.