Макроскопические признаки горных пород

№ п/п	№ образца	Цвет	Форма (облик, габтиус)	Твёрдость	Спайность	Другие признаки
1.
2.

Таблица 2

Микроскопические признаки горных пород

№ п/п	№ образца	Цвет в проходящем свете	Цвет в скрещенных николях	Форма (облик, габтиус)	Спайность	Другие признаки
1.
2.

Вопросы для самопроверки.

1. Какие макроскопические (внешние) признаки обычно используются для диагностики горных пород?

2. Как, не используя микроскопического исследования, можно отличить гранит от мрамора?

3. Какие признаки минералов, входящих в состав горных пород, можно изучать с помощью поляризационного микроскопа?

4. Какие минералы являются породобразующими для гранита?

5. Какой минерал является главным для мрамора и известняка?

6. Перечислите основные внешние признаки минералов группы полевых шпатов.

7. Какие признаки горных пород надо знать для их идентификации в шлифах?

8. Перечислите отличительные признаки гранита и мрамора.

9. Где и для каких целей применяются граниты?

10. Где и для каких целей применяются известняки?

11. Где и для каких целей применяются мраморы?

Лабораторная работа №3 Изучение микроструктуры металлических материалов

Цели работы

1. Получить навыки работы на металлографическом микроскопе.

2. Ознакомиться со структурой металлических материалов

Приборы, материалы, пособия

Металлографический микроскоп.

Коллекция аншлифов.

Наглядные пособия и справочные материалы.

Основные сведения

Микроскопический метод исследования заключается в изучении строения материалов с помощью микроскопа на специально приготовленных аншлифах с увеличением от 70 до 2000 раз.

Микроскоп состоит из оптической системы, осветительного устройства и механической системы, которая обеспечивает получение четкого изображения микроструктуры. Для микроанализа аншлиф помещают на предметный столик микроскопа.

Поверхность микроаншлифа шлифуют, полируют и подвергают травлению для выявления микроструктуры. При этом определяются форма, размер и характер распределения структурных составляющих материала.

В однофазном металле (сплаве) зерна имеют различную кристаллографическую ориентировку, и поэтому в поверхности аншлифа зерна будут срезаны по разным кристаллографическим плоскостям, которые будут травиться неодинаково. В результате после травления поверхность аншлифа будет иметь сложный рельеф, характеризующий строение металла.

Рис. 1

На рисунке 1 представлено отражение потока света от поверхности аншлифа. Более глубоко протравленные участки дают больше рассеянных лучей и выглядят более темными.

Микроанализ позволяет проводить не только качественное изучение структуры материала, но и количественную оценку структурных составляющих. Можно, например, измерить величину зерна, глубину слоя. Структура характеризуется составом, размерами, формой кристаллов, их взаимным расположением и внутрикристаллическим строением.

Наиболее распространенными конструкционными материалами являются металлические материалы (сплавы), получаемые плавлением и порошковой металлургией. Элементы, входящие в состав материала, называют компонентами, которые, вступая во взаимодействие, образуют различные фазы: твердые растворы, фазы внедрения, электронные соединения и др. Фазой называют однородную по составу, кристаллическому строению и свойствам часть сплава, имеющую граничную поверхность. Структура сплава может быть однофазной и многофазной.

Однофазной структурой обладают чистые металлы и твердые растворы, микроструктура которых различается по величине, форме и ориентации кристаллитов (зерен).

В структуре монокристалла путем специального травления можно выявить и наблюдать дефекты внутрикристаллического строения – дислокации, точки выхода которых на поверхность шлифа после травления принимают вид так называемых ямок травления треугольной или прямоугольной формы. Монокристаллы применяют в полупроводниковых элементах (кремний, германий). Большинство же материалов, используемых в приборостроении и машиностроении, имеют поликристаллическую и, как правило, многофазную структуру.

Структура материалов зависит от технологии их получения (литье, горячая или холодная обработка давлением, термическая обработка и т.д.). Однофазные структуры могут иметь вид полиэдрических, равноосных зерен, вытянутых зерен (волокон), а также пластинчатую форму. Границы зерен являются большеугловыми границами, а в стыке трех кристаллов часто наблюдаются углы около 120^o. Полиэдрическая структура характерна для горячедеформированного и рекристаллизованного металла, а также для литого металла после кристаллизации с малой скоростью охлаждения (малой степенью переохлаждения). Вытянутые зерна характерны для холоднодеформированного металла и литого металла после направленной кристаллизации. Пластинчатая форма зерен образуется в металлах и сплавах, обладающих полиморфными превращениями, при определенных скоростях охлаждения.

В многофазных структурах указывают не только размеры и форму зерен (кристаллов), но и их взаимное расположение. Однородные по строению участки микроструктуры называют также структурными составляющими. Многофазные структуры формируются при первичной кристаллизации во время эвтектического превращения, при котором образуется смесь двух или более фаз, выделяющихся из жидкого металла одновременно.

Характерной для эвтектик является пластинчатая форма. В процессе вторичной кристаллизации многофазные структуры формируются при эвтектоидном превращении или при выделении фаз в результате уменьшения растворимости компонентов в основной фазе при охлаждении. Структура эвтектоидов аналогична структуре эвтектик. При эвтектоидном превращении смесь образуется в результате перекристаллизации твердого раствора.

Вторые фазы при переменной растворимости выделяются как по границам, так и внутри зерен. При этом вокруг зерен они могут образовывать сплошную сетку. Если вторичная фаза твердая и хрупкая, это приводит к снижению пластичности и вязкости.

Порядок выполнения работы.

1. Ознакомиться с устройством металлографического микроскопа и освоить простейшие приемы работы.

2. Для изучения микроструктур исследовать, поочередно коллекцию аншлифов.

3. Выявить однофазные и многофазные микроструктуры материалов.

4. Занести результаты наблюдений аншлифов в таблицу, руководствуясь данными таблицы 1.

Таблица 1