Лабораторная работа 1 макроскопический и микроскопический анализ металлов

Цель работы – изучить методы макроскопического и микроскопического исследования металлов.

1.1 Краткие теоретические сведения

Макроскопическое исследование (макроанализ) – это изучение строения металлов и сплавов невооруженным глазом или с помощью лупы при увеличении в тридцать раз. Строение металлов, изучаемое при помощи макроанализа, называется макроструктурой. Макроанализ может производиться как по виду излома металла, так и на специально подготовленной поверхности металлического образца. Подготовка образцов заключается в шлифовании поверхности с последующим её травлением специальными реактивами. Шлифованный и протравленный для макроанализа образец называется макрошлифом

Метод позволяет обнаружить в металлах:

- химическую неоднородность, вызываемую условиями кристаллизации ;

- сплошность металла и нарушения ее, вызываемые присутствием рыхлости, пузырей, трещин;

- неоднородность строения, вызванную последующей обработкой давлением;

- структурную или химическую неоднородность в детали, созданную термической, химико-термической или другой обработкой;

- вид излома: вязкий или хрупкий.

Микроскопический анализ (микроанализ) заключается в исследовании структуры металлов с помощью микроскопа. Наблюдаемая структура называется микроструктурой.

С помощью микроанализа можно определить:

- фазовый состав и структуру;

- размеры и форму зерен;

- наличие микроскопических дефектов и неметаллических включений.

Микроструктура изучается с помощью металлографического микроскопа, основной системой которого являются оптическая, включающая объектив, окуляр и ряд вспомогательных оптических элементов (зеркала, призмы и т. д.).

Объективы дают увеличение от 9 до 95 раз, а окуляры – от 2 до 25 раз. Общее увеличение, которое дает микроскоп с помощью объектива и окуляра, можно принять равным произведению увеличения окуляра на увеличение объектива.

Увеличение, с которым выявляются детали рассматриваемого предмета, называется максимальным полезным и для микроскопа оно составляет 1000.

Изучение в микроскопе металла возможно лишь при отражении световых лучей от исследуемой поверхности. Образец, поверхность которого подготовлена для микроанализа, называется микрошлифом. Его приготовление состоит из многократного шлифования и полирования с последующим воздействием определенных реактивов (травление).

Изучение микроструктуры целесообразно начинать с рассмотрения микрошлифа в «нетравленом виде», т. е. непосредственно после полирования, промывки и просушки. Под микроскопом такой шлиф имеет вид светлого круга, на котором обнаруживаются темные участки, а иногда желтые или другого цвета, представляющие собой неметаллические включения. При рассмотрении нетравленого шлифа также обнаруживается микропористость.

Травление заключается во взаимодействии металла поверхности микрошлифа с химически активными растворами щелочей, солей, кислот в спирте. При травлении реактив взаимодействует с различными участками поверхности микрошлифа неодинаково, что приводит к разной степени их травимости. Световой поток, направленный через объектив на микрошлиф, отразится различно от разных зерен; на участках стыков зерен возникает значительное рассеяние и отраженные лучи не попадут в поле зрения, поэтому по границам зерен возникнут темные линии, которые воспроизводят картину действительных стыков между зернами (рис. 1).

Рисунок 1 – Схема выявления границ зерна