Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Пособие по лаб работам.doc
Скачиваний:
261
Добавлен:
21.03.2015
Размер:
5.52 Mб
Скачать

Устройство металломикроскопаи техника микроскопического анализа.

Цель работы: ознакомление с устройством и работой металлографического микроскопа, методикой изготовления микрошлифов и изучением микростроения металлов и сплавов.

Микроскопический анализ заключается в исследовании структуры материалов при больших увеличениях с помощью микроскопа. Наблюдаемая структура называется микроструктурой. В зависимости от требуемого увеличения для четкого наблюдения всех присутствующих фаз, их количества, формы и распределения, т. е. структуры в целом, в микроскопах используют:

1. Белый свет и обычные оптические системы, меняющиеся комбинацией стеклянных линз и призм (оптическая микроскопия)

2. Электронные лучи или точнее поток электронов, для создания оптических систем, для которых необходимо применять электромагнитные или электростатические линзы (электронная микроскопия).

Применение различного излучения и поэтому различных конструкций микроскопов — оптических и электронных — требует разной специальной подготовки объектов и особых методов расшифровки наблюдаемых изображений.

Методы оптической микроскопии.Исследование структуры методом оптической микроскопии широко используется для изучения строения металлов и для технического контроля их качества в промышленности.

Это объясняется тем, что между структурой металла, видимой в оптическом микроскопе (при использовании белого света), и многими его свойствами существует определенная, хотя и качественная связь. Микроанализ позволяет во многих случаях объяснить причины изменения свойств сплавов в зависимости от изменения химического состава и условий обработки.

Применение белого света позволяет наблюдать структуру металлов при общем увеличении от нескольких десятков до 1500 раз.

При помощи микроанализа определяют:

1.Форму и размер кристаллических зерен, из которых состоит металл или сплав.

2.Изменение внутреннего строения металла, происходящего под влиянием различных видов термической и химико-термической обработки, а также после внешнего механического воздействия на сплав.

3.Дефекты структуры металла - микротрещины, раковины; неметаллические включения – сульфиды, окислы.

Металлографический анализ включает приготовление микрошлифов и исследование их с помощью металлографического микроскопа.

1.Устройство металлографического микроскопа

1.1. Разрешающая способность и увеличение микроскопа

Разрешающая способность глаза ограничена. Разрешающая способность характеризуется разрешаемым расстоянием, т.е. минимальным расстоянием между двумя соседними частицами, при котором они еще видимы раздельно. Разрешаемое расстояние для невооруженного глаза составляет около 0,2 мм. Для увеличения разрешающей способности используют микроскоп. Для исследования строения металлов микроскоп был впервые применен в 1831 году Аносовым П.П., изучавшим булатную сталь, и позднее, в 1863 году англичанином Г. Сорби, изучавшим метеоритное железо.

Разрешаемое расстояние определяется соотношением:

где - длина волны света, идущего от объекта исследования в объектив, n – показатель преломления среды, находящейся между объектом и объективом, и - угловая апертура, равная половине угла раскрытия, входящего в объектив пучка лучей, дающих изображение. Эта важная характеристика объектива выгравирована на его оправе.

У хороших объективов максимальный апертурный угол  = 70 и sin  0,94. В большинстве исследований применяют сухие объективы, работающие в воздушной среде (n = 1). Для уменьшения разрешаемого расстояния используют иммерсионные объективы. Пространство между объектом и объективом заполняют прозрачной жидкостью (иммерсией) с большим показателем преломления. Обычно используют каплю кедрового масла (n = 1,51).

Если для видимого белого света принять  = 0,55 мкм, то минимальное разрешаемое расстояние светового микроскопа:

Таким образом, разрешающая способность светового микроскопа ограничена длиной волны света. Объектив дает увеличение промежуточного изображения объекта, которое рассматривается в окуляр, как в лупу. Окуляр увеличивает промежуточное изображение объекта и не может повысить разрешающей способности микроскопа.

Общее увеличение микроскопа равно произведению увеличений объектива и окуляра. На металлографических микроскопах производят исследования структуры металлов с увеличением от 20 до 2000 раз.

Начинающие делают обычную ошибку, стремясь рассматривать структуру сразу же при большом увеличении. Следует иметь в виду, что чем больше увеличение объекта, тем меньший участок виден в поле зрения микроскопа. Поэтому рекомендуется начинать исследование с использования слабого объектива, чтобы вначале оценить общий характер структуры металла на большой площади. Если же начинать микроанализ с использования сильного объектива, то многие важные особенности структуры металла могут быть не замечены.

После общего просмотра структуры при малых увеличениях микроскопа выбирают объектив с такой разрешающей способностью, чтобы увидеть все необходимые самые мелкие детали структуры.

Окуляр выбирают так, чтобы четко были видны детали структуры, увеличенные объективом. При недостаточном увеличении окуляра мелкие детали промежуточного изображения, созданного объективом, не будут увидены в микроскоп, и, таким образом, разрешающая способность объектива полностью не будет использована. При слишком большом увеличении окуляра новые детали структуры не выявляются, в то же время контуры уже выявленных деталей окажутся размытыми, а поле зрения станет более узким. Собственное увеличение окуляра выгравировано на его оправе (например, 7х).

При выбранном объективе рекомендуется взять такой окуляр, чтобы общее увеличение микроскопа находилось в интервале 500 – 1000. Более высокое увеличение микроскопа, не выявляя новых деталей структуры, ухудшает резкость изображения.