И.Ю. ТИМОШКИН
ПОДГОТОВКА ШЛИФОВ ДЛЯ МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Учебное пособие
Самара Самарский государственный технический университет
2015
1
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Литейные и высокоэффективные технологии»
И.Ю. ТИМОШКИН
ПОДГОТОВКА ШЛИФОВ ДЛЯ МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Учебное пособие
Самара Самарский государственный технический университет
2015
2
Печатается по решению редакционно-издательского совета СамГТУ
УДК 669.7(075.8) ББК 34.3я73 Т41
Тимошкин И.Ю.
Т41 Подготовка шлифов для металлографических исследований алюминиевых сплавов: учебное пособие / И.Ю. Тимошкин. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2015. – 57 с.: ил.
Разработано с целью обучения студентов и исследователей приготовлению металлографических образцов. Представлены рекомендации по выполнению основных операций подготовки шлифов для металлографических исследований алюминиевых сплавов – вырезка образца, закрепление, шлифовка, полировка, травление.
Приведены примеры микроструктур алюминиевых сплавов, полученных на оптическом и растровом микроскопах, а также микроструктуры сплавов с глубоким травлением.
Предназначено для студентов очного и заочного обучения по направлениям «Металлургия» (профили «Литейное производство черных и цветных металлов», «Металловедение и термическая обработка металлов», «Порошковая металлургия»), «Материаловедение и технологии материалов» (профили «Нанотехнологии», «Наноматериалы», «Материаловедение и технологии новых материалов», «Композиционные материалы и покрытия») и «Машиностроение» (профили «Машины и технология литейного производства» и «Машины и технология высокоэффективных процессов обработки материалов»), а также может быть использовано при магистерской подготовке по указанным направлениям.
Р е ц е н з е н т: к.т.н., доцент А.Р. Луц
УДК 669.7(075.8) ББК 34.3я73 Т41
И.Ю. Тимошкин, 2015Самарский государственный
технический университет, 2015
3
ВВЕДЕНИЕ
Важной задачей литейщиков является установление взаимосвязи между качественными и количественными характеристиками структуры, с одной стороны, и физическими, технологическими и эксплуатационными свойствами металлических сплавов – с другой [1].
Предпосылкой для металлографических исследований сплавов является изготовление образцов, которые могут быть использованы для микроскопического анализа с помощью светового (оптического) и электронного микроскопов для определения микротвердости, а также количественного измерения структурных составляющих и электронно-зондового микроанализа.
Важнейшими инструментами специалиста являются микроскопы
– оптические или электронно-лучевые, позволяющие получать достаточную информацию о структуре металлических сплавов. Для разных микроскопов требуются приготовленные соответствующим образом образцы сплава. Для оптической микроскопии на компактном образце подготавливают плоскую, гладкую и хорошо контрастированную поверхность. Поскольку основным способов обработки остается шлифование, такой образец получил название шлифа. Понятие «шлиф» следует относить к компактным образцам для оптической микроскопии, которые в процессе изготовления подвергаются шлифованию и полированию [1].
Для растрового электронного микроскопа также необходимо подготавливать шлифы, которые отличаются небольшим микрорельефом от образцов для оптического микроскопа.
Затраты на подготовку металлографических образцов возрастают с ростом требования к разрешающей способности для распознавания деталей структуры малой протяженности. Почти для всех операций подготовки образцов разработаны приборы, вспомогательные
4
приспособления и материалы. Тем не менее подготовка образцов все еще требует от специалиста большого искусства и практического опыта [1].
Правильная подготовка шлифов имеет большое значение, поскольку от этого зависит правильность толкования микроструктуры. Если шлифы подготовлены неправильно, то возможно ошибочное толкование микроструктуры. Невозможно заранее предложить оптимальную методику подготовки шлифа, и ни одну из разработанных методик нельзя считать оптимальной. Фактически каждый исследователь, основываясь в большей или меньшей степени на своей практике, разрабатывает специфическую методику подготовки шлифов.
В методическом пособии изложены основные положения подготовки шлифов, разработанные на основе литературных данных и практической работы в «Учебном центре литейных технологий» (ЦЛТ) СамГТУ.
5
1. ТРЕБОВАНИЯ К ИЗГОТОВЛЕНИЮ ШЛИФА
Основным моментом при изготовлении металлографических шлифов является предотвращение повреждения поверхности шлифа, представляющего собой изменение микроструктуры поверхностного слоя материала в результате деформации или нагрева. Повреждение поверхности образца может произойти во время любой операции при изготовлении шлифа. Целью всех операций по изготовлению шлифа является создание поверхности требуемого качества. Таким образом, каждая следующая операция проводится с целью удаления повреждения поверхности, внесенного предыдущей обработкой; в свою очередь, она должна вызывать минимальное повреждение поверхности, которое будет удалено на последующих стадиях.
Хорошо приготовленный шлиф должен отвечать ряду требований: на его поверхности должен оставаться минимальный слой искаженного и деформированного металла; на поверхности шлифа не должно наблюдаться полировочных царапин (рисок) и ямок, а также пятен, возникших в результате взаимодействия с жидкостями; после полировки необходимо сохранить неповрежденными металлические включения; шлиф должен быть достаточно плоским, чтобы его можно было рассматривать при больших увеличениях [2].
Подготовка шлифов состоит из следующих основных операций: вырезка образца; закрепление; шлифовка; полировка; травление [1-3].
6