Рис. 4.2. Схема установки для электролитического полирования

иэлектролитического травления:

1 – катод, 2 – образец (анод), 3 – электролизная ванна, 4 –- электролит, 5 – электрическая мешалка, 6 – выпрямитель

При электролитическом полировании гладкая и блестящая поверхность на металлическом образце получается в результате анодного растворения выступов микрорельефа. Электролитическая полировка не создает искаженного слоя металла на поверхности образца и поэтому идеально подходит для изготовления металлографических шлифов из мягких металлов, большинства однофазных сплавов и легко наклёпывающихся сплавов. Недостатки электрополировки заключаются в возможности химического разъедания неметаллических включений электролитом и избирательного растворения отдельных фаз в многофазных системах вследствие разницы между потенциалами отдельных фаз. Путем правильного подбора электролита и рабочих условий полировки можно уменьшить вероятность возникновения этих процессов [3].

Кроме традиционных методов полирования, приведенных выше, существуют и другие методы: химическое полирование, хи- мико-механическое полирование и электромеханическое полирование. Эти методы полирования применяются сравнительно редко и, как правило, тогда, когда обычными методами добиться желаемого результата не удается. Эти методы подробно описаны в специальной литературе и в данной методике не приводятся.

Вприложении П1 даны практические рекомендации по шлифовке

иполировке образцов из некоторых сплавов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.С помощью каких материалов ведут шлифовку и полировку образцов, что они собой представляют?

2.Каких типов бывают электрокорунды, чем они отличаются?

3.Как классифицируются абразивные материалы в зависимости от размера зерна?

34

4.Расшифруйте маркировку шлифовальной бумаги: 230х280 М37-ДА и 230х280 Р800.

5.Что такое алмазные пасты? Дайте расшифровку марки алмазной пасты АСМ 28/20 НОМГ.

6.Из каких материалов изготавливают шлифовальные пасты?

7.Как расшифровывается аббревиатура ГОИ?

8.Как осуществляется шлифовка образца?

9.Почему желательно осуществлять мокрое шлифование?

10.Какие существуют способы шлифования и полирования?

11.Как должна выглядеть поверхность образца после полировки?

12.С использованием каких материалов осуществляется грубое,

промежуточное и тонкое полирование?

13.Перечислите способы нанесения полировальных паст и эмульсий на

тканевую поверхность.

14.В чем заключается сущность электролитической полировки?

5.ВЫЯВЛЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ МЕТАЛЛОВ

ИСПЛАВОВ

Основные способы выявления микроструктуры [13]:

1)химическое травление растворами;

2)электрохимическое травление с помощью электрического

тока;

3)тепловое травление – под действием кислорода воздуха при повышенных температурах;

4)при нагреве с применением реагентов или в вакууме;

5)травление в солях при повышенных температурах;

6)катодное травление в вакууме при воздействии электротока высокого напряжения;

7)по различию магнитных и немагнитных фаз при приложении магнитного поля и без него;

8)по изменению объема при вторичных превращениях.

35

При выборе способов исходят из следующих условий: более полного выявления общей микроструктуры и отдельных ее составляющих, быстроты, доступности, безвредности и дешевизны средств выявления простоты методики и повторяемости получающихся результатов.

Вообще, в металлографии наиболее широко применяемые способы выявления микроструктуры – это химическое травление растворами и электрохимическое травление с помощью электрического тока. Эти способы и рассматриваются в данном пособии.

Принцип травления многофазных сплавов заключается в избирательном растворении (вследствие разных скоростей растворения фаз в травящем реактиве) или окраске одной или большего числа фаз благодаря разнице в химическом составе и различной ориентации структурных составляющих. В чистых металлах или однофазных сплавах избирательное растворение является, по существу, результатом различной ориентации зерен.

5.1. ХИМИЧЕСКОЕ ТРАВЛЕНИЕ

Под действием химических реагентов в чистых металлах и однофазных сплавах, прежде всего, выявляются границы между отдельными зернами. Более длительное или белее интенсивное действие реагента на отдельные зерна приводит к выявлению блочной структуры, двойников, линий сдвига и фигур травления. В многофазных сплавах вначале выявляют общую микроструктуру (границы между разными по природе фазами), а затем применяют способ избирательного выявления фаз.

Химическое травление осуществляется путем погружения образца в травящий реактив или путем протирания образца этим реактивом до тех пор, пока не выявится желаемая структура [2].

36

Во избежание образования пузырьков воздуха или оседания продуктов травления образец при погружении в реактив (кверху или книзу полированной поверхностью) надо покачивать, обеспечивая тем самым взаимодействие свежего реактива и кислорода воздуха с травимой поверхностью. Соотношение объемов реактива и образца при его погружении, как правило, следует брать 1,5:2,5. Метод погружения требует большого расхода реактива, чем протирание.

Протирание ватой применяют в том случае, если используются реагенты, слабо взаимодействующие с металлом или образующие такие пленки, которые препятствуют доступу раствора и поэтому в процессе травления должны быть удалены. Действие подобных реактивов усиливается с доступом воздуха.

Поверхность образцов, долго лежавших на воздухе, перед травлением необходимо активизировать кратковременной полировкой и промыванием спиртом.

Продолжительность травления зависит от применяемого увеличения: для малого увеличения следует травить дольше, чем для большого. В ряде случаев признаком протравленности является слабое потускнение полированной поверхности. Лучше всего продолжительность травления устанавливать опытным путем, последовательно просматривая шлифы под микроскопом, а однотипных образцов – по секундомеру.

Если образец недотравлен, его подвергают повторному травлению, которое следует проводить немедленно после первого. Вторичному травлению должна предшествовать полировка в течение 1-3 мин. При наличии составляющих, резко различающихся по твердости и травимости, попеременное травление с полировками хуже однократного, так как приводит к сильному разъеданию границ фаз или образованию рельефа.

Выявление структуры при травлении следует контролировать с помощью микроскопа при том же увеличении, при котором будет проводиться изучение и фотографирование шлифа.

После травления образцы промывают и сушат. Промывают шлифы после травления струей проточной воды. При использовании горячей

37

воды сушка ускоряется. Чрезмерная, а также недостаточная продолжительность промывки приводит к окислению поверхности шлифа.

После промывки водой образцы необходимо промыть в спирте. При этом удаляются остатки травителя и поверхность полностью высыхает без окисления, возможного при сушке на воздухе.

Шлифы, рассматриваемые при больших увеличениях, рекомендуется промывать последовательно в трех жидкостях [2]:

1)в 0,5-1%-ном растворе муравьиной кислоты в смеси метилового спирта и ацетона (1:1);

2)в смеси метилового спирта и ацетона (1:1);

3)в чистом сухом бензоле (или абсолютном спирте). Промытые водой и спиртом образцы сушат фильтровальной бума-

гой или, что гораздо лучше, струей воздуха, холодного или подогретого. Воздух подается под небольшим давлением (можно использовать пылесос или сушилку для рук).

Микроструктура алюминиевых сплавов, особенно системы Al-Si, обладает хорошей контрастностью, поэтому можно проводить анализ микроструктуры без предварительного травления. Тем не менее, можно порекомендовать следующие травители [13]:

Травитель 1 (насыщенный на холоду раствор KOH). Раствор для общего контурного травления всех алюминиевых сплавов. Очерчивание промежуточных фаз происходит в результате незначительного распада α-твердого раствора. Средняя продолжительность травления составляет около 5 сек. Хотя сплавы алюминия с кремнием можно изучать в нейтральном виде, раствор служит для контрастности при исследовании структуры кремния. Этот раствор обязательно должен быть насыщен на холоду, чтобы была достигнута самая низкая степень диссоциации водного раствора.

Травитель 2 (34 мл HNO3; 100 мл H2O). Водный раствор азотной кислоты служит для разделения компонентов структуры сплавов системы Al-Cu. При температуре 70 ºС и продолжительности

38