- •Введение
- •Общая характеристика уровней структурной организации материалов
- •Единая иерархия уровней структурной организации различных материалов
- •Общие указания к выполнению лабораторных работ
- •Техника безопасности
- •Лабораторная работа № 1 кристаллизация металлов и солей Цель работы
- •Рабочее задание
- •Оборудование и реактивы
- •Основные термины и понятия, необходимые для освоения данной работы
- •Описание метода эксперимента
- •Проведение эксперимента
- •Обработка результатов измерений
- •Несамопроизвольная первичная кристаллизация
- •Форма кристаллов и строение слитков
- •Использование микроскопа Levenhuk 740
- •Литература
- •Состав, структура и классификация сталей
- •Металлографический анализ
- •Дефекты сварных швов
- •Микроскопическое исследование
- •Микроструктуры железоуглеродистых сплавов (схемы структур)
- •Микроскринер
- •Задание
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Литература
- •Лабораторная работа № 4
- •Подшипниковые антифрикционные сплавы
- •Лабораторная работа № 5
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 6 диаграмма Fe–с и структура железоуглеродистых сплавов Цель работы
- •Основные термины и понятия, необходимые для освоения лабораторной работы
- •Основные теоретические положения
- •Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов
- •Критические точки сплавов
- •Превращение в диаграмме Fe–Fe3c
- •Изменение структуры в зависимости от содержания углерода
- •Последовательность образования равновесной структуры
- •Классификация железоуглеродистых сплавов
- •Качественные конструкционные стали
- •Практическая часть
- •Примерный перечень вариантов индивидуальных заданий
- •Рабочие задания
- •Контрольные задания
- •Вопросы для повторения
- •Литература
- •Лабораторная работа № 7
- •Обработка результатов, их обобщение и выводы
- •Основные термины и понятия, необходимые для освоения лабораторной работы
- •Теоретические основы испытания материалов на ударную вязкость
- •Работа удара
- •Ударная вязкость
- •Размерность
- •Виртуальный лабораторный комплекс Активные клавиши
- •Маятниковый копер мк-зоа
- •Стол с испытуемыми образцами
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Обработка результатов, их обобщение и выводы
- •Теоретические основы испытания материалов на сжатие
- •Размерность
- •Пресс гидравлический (псу-10)
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Обработка результатов, их обобщение и выводы
- •Основные термины и понятия, используемые в лабораторной работе
- •Теоретические основы испытания материалов на растяжение
- •Показатели прочности
- •Показатели пластичности
- •Литература
- •Обработка результатов, их обобщение и выводы
- •Размерность
- •Основные термины и понятия
- •Теоретические основы испытания материалов на кручение
- •Испытательная машина км-50-1
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Обработка результатов, их обобщение и выводы
- •Основные термины и понятия
- •Теоретические основы испытания материалов на изгиб
- •Инструменты для испытаний
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Оборудование и материалы
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов, их обобщение и выводы
- •Основные термины и определения
- •Теоретические основы термической обработки сталей
- •Назначение и условия проведения основных видов термической обработки
- •Описание установок
- •Параметры процессов термической обработки
- •Измерение твердости
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные задания
- •Литература
- •Лабораторная работа № 13
- •Задачи по разработке технологического процесса термической обработки конструкционных, инструментальных и специальных сталей и чугунов
- •Термины основных свойств металлов и сплавов
- •Содержание
- •Сироткин Олег Семенович, Шибаев Павел Борисович, Бунтин Артем Евгеньевич
Микроскопическое исследование
Метод основан на применении оптических микроскопов, работающих по принципу отраженного света, с полезным увеличением «60х-2000х». Основные элементы мезоструктуры: зерно, фрагмент зерна, блоки, микровключения (их форма, размеры, количество и взаимное расположение), границы зерен, линии сдвига, полосы скольжения, микротрещины и микропоры.
Анализ мезоструктуры производится с помощью микрошлифов, рабочие поверхности которых в форме ровной площадки после тщательной шлифовки полируются до зеркального блеска. Затем они подлежат промывке чаще спиртом, и сушке обычной фильтровальной бумагой.
При анализе такой отполированной поверхности под микроскопом выявляются присутствующие в металле неметаллические включения (сульфиды, шлак, окислы, силикаты, графит и др.), рыхлоты и микротрещины. Все они легко выявляются потому, что взаимодействуют со световым потоком иначе, чем зеркально гладкая металлическая поверхность.
Действительную мезоструктуру анализируемого металла можно увидеть лишь после травления поверхности микрошлифа соответствующимреактивом. Реактив растворяет металл, прежде всего, по границам зерен.Дело в том, что здесь в тонком слое, не более 2-3 межатомных расстояний, атомы занимают компромиссное положение относительно кристаллических решеток контактирующих зерен. Меньший порядок взаимного расположения в совокупности с присутствием чужеродных примесных атомов и обусловливает обычно большую скорость растворения границ зерен химическими реактивами. При этом они, естественно, углубляются, как схематически показано на рис. 2.9,а, и световые лучи, попав на них, рассеиваются. Поэтому в поле зрения окуляра границы зерен выглядят в виде ажурного темного контура, окаймляющего сравнительно светлые зерна (рис. 2.9,б).
а б
Рис. 2.9. Схема отражения световых лучей от поверхности шлифа (а)
и видимой при этом зернистой структуры (б)
Сами зерна, если они совершенно однородны и по химическому составу и по структуре и ориентируются случайно относительно поверхности микрошлифа. Благодаря анизотропии свойств, поверхности двух рядов расположенных зерен будут растравливаться реактивом с разной скоростью. Соответственно на каждом из них образуется тончайший микрорельеф с разной рассеивающей способностью лучей света. Это придает каждому зерну индивидуальность тона освещенности.
У чистых металлов и однофазных сплавов разница в тоне освещенности между зернами сравнительно мала, но может быть достаточно велика в сплавах с двухфазным или многофазным строением. Нередко травление производят специальными реактивами, которые окрашивают разные фазовые составляющие структуры в соответствующие цвета.
Возможны случаи, когда оба структурные составляющие одного зерна одинаково хорошо сопротивляются действию реактива и растворяется лишь граница между ними. Примером тому служат в стали зерна перлита, в которых тонкие пластинки феррита и цементита чередуются между собой. Применяющийся обычно для травления стальных микрошлифов 5%-й раствор азотной кислоты в спирте растравливает только границу между ними (рис. 2.6,а). Поэтому под микроскопом их пластинки в перлитном зерне выглядят светлыми, а тончайшая граница между ними темной. Если толщина пластинок феррита и цементита в плоскости шлифа около 0,6 ммк и более, то под микроскопом хорошо видна пластинчатая структура перлитных зерен (рис. 2.6,б). Когда указанные пластинки по размеру меньше 0,6 ммк, т.е. за пределами разрешающей способности оптического микроскопа перлитные зерна выглядят темными с относительно однородной тональностью фона в пределах границ отдельно взятого зерна.
а б
Рис. 2.9. Схема, иллюстрирующая травление перлитного зерна (а)
и зернистую структуру доэвтектоидной стали (б)