7. Макро-, микро- и наноструктура материалов

И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ

В настоящее время структуру материалов можно разделить на три части: макро-, микро- и наноструктуру.

Макроструктура – это структура материалов, видимая невооруженным глазом или через лупу при небольших увеличениях.

К макроструктурам относят крупные зерна, трещины, раковины, интерметаллические включения, поры, макрохимическую неоднородность и пр.

Анализ изломов металлов и сплавов в заводских условиях позволяет оперативно обнаружить шлаковые включения, газовые пузыри, трещины, флокены, следы перегрева, окалины и др.

7.1. Макроскопический анализ

Макроскопический анализ заключается в исследовании макроструктуры металлов и сплавов.

Макроструктуру можно изучать непосредственно на поверхности заготовки или детали, на специально вырезанном образце (темплете), а также на изломе или детали.

Макрошлиф - поверхность образца (темплета), подготовленная для исследования макроструктуры.

Для успешного проведения макроанализа необходимо выбрать наиболее характерное для данного изделия место вырезки образцов и определить, в каком сечении будет изучаться макроструктура. Условия отбора образцов для макроанализа указывают в стандартах и технических условиях, определяющих требования к макроструктуре данного типа продукции. Макрошлифы изготавливают напильником, строгальным станком, наждачными бумагами разных номеров;

Травление - это обработка шлифа травителем.

Глубокое травление используют для выявления пор, раковин, трещин и пр. Для травления используют концентрированные растворы кислот или их смесей (НСl и др.).

Слабое травление используют для выявления структуры зерна, включений, фаз и пр.

В методе отпечатков - изображение структуры проявляется на бумаге (фотобумаге, пленке), на которую нанесен соответствующий реактив. Материал прижимают к фотобумаге. В результате взаимодействия реактива с отдельными структурными составляющими на фотобумаге образуются характерные отраженные продукты.

Метод отпечатков используют для анализа изломов, т.е. естественной поверхности разрушения без обработки. Вид излома свидетельствует о характере разрушения.

Изломы бывают кристаллические (хрупкие) и волокнистые (вязкие).

Кристаллический - свидетельствует, что металл хрупкий, а волокнистый, что металл вязкий (пластичный) - зерна вытягиваются.

7.2. Микроскопический анализ

Микроструктура – это строение материалов, наблюдаемое «вооруженным» глазом при увеличениях от 50 до 2000000 раз. К микроструктурам относят микроскопические объекты: фазовый состав, форма и размер зерен, микродефекты, микронеоднородности и пр.

Для изучения микроструктуры используют различные методы анализа:

- металлографию;

- рентгеноструктурный анализ;

- спектральный анализ;

- дефектоскопию;

- электронную микроскопию.

Основным методом изучения микроструктуры считается металлография, в которой используются различные оптические микроскопы МИМ-7, МИМ-8, «Неофот», «Биолам» и др. Эти микроскопы позволяют изучать объекты с максимальными увеличениями до 2000. «Рабочими» увеличениями обычно считаются 100500. Для изучения более тонкой структуры оптические микроскопы непригодны в силу таких искажающих световых явлений как абберация, астигматизм, кома и др. Для изучения структуры объектов от 2000 до 2000000 используют растровые и просвечивающие электронные микроскопы.