4.Лабораторные задания и методические

УКАЗАНИЯ ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ

Задание 1.

Познакомиться с устройством горизонтального металлографического микроскопа МИМ-8М.

Используя имеющуюся схему микроскопа проследить ход лучей от осветительной лампы и формирование изображения.

Непосредственно на микроскопе посмотреть показанные на схеме детали микроскопа.

Металлографические микроскопы позволяют рассматривать и фотографировать при увеличении непрозрачные тела в отраженном свете. Увеличение микроскопа составляет 100¸1350 и определяется как произведение увеличения объектива и увеличение окуляра (объективы и окуляры сменные). При помощи микроскопа можно установить качество материала (микропористость, засоренность неметаллическими включениями-оксидами, сульфидами и т. п.), величину и форму зерен, химический состав некоторых структурных составляющих по их характерной форме и характерному окрашиванию специальными реактивами.

Микроскоп позволяет также проводить исследования при косом отражении, в темном поле и в поляризованном свете. Косое освещение объекта используют для получения рельефного изображения его поверхности, и осуществляется с помощью призмы косого освещения.

Исследования в темном поле осуществляются при освещении шлифа не через объектив, а с помощью параболического зеркала. При этом в объектив отразится только часть лучей обычно от фаз, выступающих над поверхностью объектива, и поэтому их можно подробно изучить, так как остальные фазы будут темными.

Для наблюдения в поляризованном свете объекта имеются два полярофильтра-поляризатор и анализатор. С помощью поляризованного света изучают сплавы, состоящие из фаз с кристаллической решеткой некубической системы, а также неметаллические включения.

Включить освещение микроскопа и посмотреть выданные преподавателем объекты.

В отчет занести оптическую схему микроскопа.

Задание 2.

Ознакомиться с методом изготовления микрошлифов для анализа фазовой структуры сплавов.

Для микроанализа из испытываемого материала вырезают образец и путем ряда операций (шлифование, полирование, травление) доводят до такого состояния, когда при рассмотрении его в микроскоп выявляются микроструктура, неметаллические включения, поры и т. д. Приготовленная для исследования под микроскопом поверхность образца называется микрошлифом.

Вырезанный образец с плоской поверхностью шлифуют на шлифовальной (наждачной) шкурке, положенной на толстое стекло. Начинают шлифование на шкурке с крупным абразивным зерном, переходя затем на шлифование шкуркой с более мелким абразивным зерном. При замене шкурки одного размера зернистости другим образец вытирают ватой и поворачивают на 90 градусов, чтобы риски при последующей обработке получались перпендикулярными к рискам от предыдущей обработки, и шлифуют до полного исчезновения рисок, полученных от предыдущей обработки.

После окончания шлифования на шлифовальной шкурке самой мелкой зернистости полированием удаляют риски, и обрабатываемая поверхность образца получается блестящей зеркальной. После полирования образец промывают водой, полированную поверхность протирают ватой, смоченной спиртом, а затем просушивают, прикладывая к фильтровальной бумаге.

По зеркальной поверхности образца, полученной после полирования, нельзя судить о строении материала. Поэтому для выявления микроструктуры поверхность образца подвергают травлению, то есть действию растворов кислот, щелочей, солей. Различные структурные составляющие сплавов обладают разными электродными потенциалами. Когда полированная поверхность сплава покрыта травителем (электролитом), то одни структурные составляющие, имеющие отрицательный электродный потенциал, будут являться анодом и растворяться, а другие структурные составляющие, с более положительным электродным потенциалом, будут катодом и сохраняться неизменными. Так как таких анодных и катодных участков много, то в результате травления на поверхности микрошлифа образуются многочисленные впадины и выступы, которые и характеризуют микроструктуру. При освещении протравленного шлифа на микроскопе лучи света будут по разному отражаться от различно протравившихся структурных составляющих. Те, которые протравились слабо, отразят в поле зрения микроскопа больше лучей света, и будут казаться светлыми по сравнению с сильно протравленными. В данной лабораторной студенты сами не изготавливают микрошлифы образцов, а используют приготовленные заранее.

Задание 3.

Получить у преподавателя микрошлифы сплавов и изучить фазовую структуру сплавов: алюминиевых, медных и оловянно-свинцовых; зарисовать увиденные структуры и, справляясь с соответствующими диаграммами, указать на схематических изображениях структур присутствующие фазы.

ПРИ ИССЛЕДОВАНИЯХ НЕЛЬЗЯ ТРОГАТЬ РУКАМИ РАБОЧУЮ ЧАСТЬ МИКРОШЛИФОВ И НЕОБХОДИМО СТАВИТЬ ИХ НА СТОЛ ТОЛЬКО НА НЕРАБОЧУЮ ПОВЕРХНОСТЬ!

Необходимо изучить следующие металлы и сплавы.

1. АЛЮМИНИЙ. Структура однофазная, состоит из равноосных зерен алюминия.

2. МЕДЬ. Структура однофазная, состоит из равноосных зерен меди.

3. ДЮРАЛЮМИНИЙ (3,8-4,8% Cu , 0,4-0,8% Mg, 0,4-0,8% Mn, остальное Al). Фазовая диаграмма Al-Cu представлена на рис.11. Структура состоит из смеси фаз:a и CuAl₂.

4. СИЛУМИНЫ – сплавы Al с 8-14% Si (марки АЛ2, АЛ9). Диаграмма Al-Si на рис.12. Структура представляет собой эвтектику – смесь a - твердого раствора Si в Al и кристаллов Si.

5. ОДНОФАЗННАЯ ЛАТУНЬ Л68 (68% Cu + 32%Zn). Латуни – сплавы меди с цинком. Фазовая диаграмма латуней на рис. 13. Структура однофазная, состоящая из зерен _ - твердого раствора Zn в Cu.a

6. ДВУХФАЗНАЯ ЛАТУНЬ ЛС59-1 (59%Cu+40%Zn+1%Pb). Структура двухфазная, состоящая из зерен a и в- твердых растворов. b - твердый раствор на основе химического соединения CuZn.

7. ПОС 61 (61% Sn + 39% Pb). Фазовая диаграмма на рис.14. Сплав эвтектический, поэтому структура – смесь мелких кристаллов a и b- твердых растворов.

8. ПОС 40 (40% Sn + 60% Pb). Структура состоит из кристаллов a- твердого раствора Sn в Pb на фоне эвтектики.