відповідна складу осаду, картина, розшифрувавши, яку можна судити про склад осаду.
При електронографічному методі осадок ретельно подрібнюють, наносять тонким шаром на металічну або скляну пластинку. Потім пластинку розміщають в електро-нограф, де знімають електрограми на відбивання. Розши-фрувавши електрограми, дізнаються про склад осадку.
Мікрорентгеноспектральний метод визначення неме-талічних включень заснований на поглинанні рентге-нівського випромінювання матеріалів зразка. Різні складові осадку по різному поглинають рентгенівське випромі-нювання. На основі мікрорентгеноспектрального методу розроблені автоматичні лічильники і класифікатори вклю-чень, що призначені для прискореного визначення забруд-нення сталі.
При електроноскопічному методі використовуються електронні мікроскопи просвічуючого типу. Неметалічні домішки не прозорі для електронів, тому на зображенні від них буде тінь. Велика контрастність зображень дає можливість достатньо вірогідно визначити форму і розміри домішок. Для дослідження порошок осадку наносять на плівку – підкладку. Потім її кладуть на спеціальну металічну сітку і вносять у мікроскоп.
Металографічний метод полягає у визначенні неметалічних включень шляхом розгляду зразка (шліфа) через металографічний мікроскоп. При якісному метало-графічному дослідженні встановлюють форму і розташу-вання включень на шліфі, зміну їх форми під впливом деформації, колір у світлому полі зору, колір у темному полі зору і ступінь їх прозорості, анізотропність чи ізотоп-ність при розгляді в поляризованому світлі.
Неметалічні включення можуть мати правильну геометричну форму (трикутну, прямокутну, трапецевидну, силікати – глобулярну) або не правильну, витягнуту, плівкоподібну по межах зерен. Розташування включень може бути рівномірним і не рівномірним, у вигляді окре-мих зерен, групами, ланцюжком.
Колір включень під мікроскопом залежить від збіль-шення мікроскопа (чим більше збільшення тим світліше зображення), поскільки імерсія змінює відбивну здатність включень. Крім того, він залежить від розмірів включень і якості обробки шліфа, складу поверхні металу, який оточує домішку та його поля.
Дуже важливим є встановлення прозорості включе-ння. Ступінь прозорості краще всього визначити при спостереженні в темному полі зору або в поляризованому світлі при схрещених поляроїдах.
Не менш важливим ніж попереднє, є відношення включення до дії хімічним реактивом. При цьому вони можуть розчинитись (витравлюються), залишаючи пусто-ти, зафарбовуватись, змінювати колір, залишатись без змін.
Позитивним у металографічному методі дослідження неметалічних включень є його простота, недовготривалість і достатня точність. Але в нього є і недоліки, основним з яких є неможливість, без застосування інших методів, вивчити ще невідомі включення в сталях.
Кількісна оцінка неметалічних включень в сталі здійснюється в залежності від їх розмірів. Вони можуть мати розміри від дисперсних (не видні в оптичні мікроскопи), до великих (видимі неозброєним оком). Тому прийнято розрізняти макровключення (розмір більше 1 мм) і мікровключення (розміри менше 1 мм). Методи визначення макро- і мікровключень різні. Виявлення мікровключень проводять методами на синій злом, ступінчатим машинним і магнітною дефектоскопією. Методи оцінки забруднення металу мікровключеннями є такі: метод порівняння забрудненого шліфа з еталонними шкалами, метод підрахунку включень на нетравленому шліфі з визначенням об’ємної або масової кількості включень.
Суть методу визначення макровключень на синій злом полягає у встановленні загальної кількості та розподілу неметалічних включень, що видні на поверхні поздовжнього злому, який нагрітий до температури, яка відповідає синьому кольору мінливості. При цьому вклю-чення мають вигляд білих ланцюжків.
Зразок товщиною 10 мм відрізають від виробу в холодному чи гарячому стані ацетиленовою горілкою. Злом не повинен підлягати термічному впливу. Тому на місці злому для його полегшення, роблять надріз і зразок нагрівають до температури синьоламкості (300-350 °С) і зламують. Злом розглядають неозброєним оком або через лупу із збільшенням 10. Неметалічні включення контро-люються шляхом порівняння з серією 10 стандартних еталонів або підрахунком включень з використанням параметрів їх довжини і товщини.
Суть ступінчатого машинного методу полягає у визначенні загальної кількості та розподілу неметалічних включень, що виявлені в процесі машинної обробки та видимих на поздовжніх поверхнях циліндричного зразка. Досліджуваний зразок за звичай має три уступи такої довжини і діаметру, щоб площа поверхні всіх уступів була однаковою.
Зразок оглядають неозброєним оком або за допомогою лупи з десятикратним збільшенням. Для кожного уступу визначають кількість включень і їх довжину.
Метод магнітної дефектоскопії полягає у огляді обробленої на верстаті поверхні зразка, яка покрита рідиною, що містить суспензію феромагнітного порошку і на яку подіяли магнітним полем. Неметалічні включення в зразку викликають викривлення розташування частинок феромагнітного порошку. По ньому і судять про немета-лічні включення.
Методи оцінювання забруднення металу неметаліч-ними включеннями застосовується тільки для деформо-ваних зразків діаметром або товщиною не менше 6 мм на шліфах з поздовжнім напрямком волокон. Забрудненість деформованого металу визначають користуючись спеціаль-ними порівнювальними таблицями.
Рис. 4.1. Ферит, × 100
Рис 5.2 ПЛАСТИНЧАТИЙ ПЕРЛІТ, х 500
Рис 4.2. Пластинчатий перліт, × 500
Рис. 4.3. Зернистий перліт, × 500
Рис.
4.4.
Перліт і цементит, ×150
Рис. 9.4 ПЕРЛІТ І ЦЕМЕНТИТ, х150
Лабораторна робота № 5 мікроструктурний аналіз чавунів у рівноважному стані
Мета роботи: навчитися проводити мікроаналіз різних чавунів (білого, сірого пластинчастого, сірого ковкого та сірого високоміцного).
При виконанні роботи треба отримати такі знання та уміння:
Знання – про структуру поширених чавунів ( білого, сірого пластинчастого, сірого ковкого та сірого високо-міцного).
Уміння – проводити вибір зразків для мікрошліфів, приготовляти мікрошліфи, визначати тип чавунів по мікроструктурі.
Обладнання та матеріали:
Мікроскоп МИМ-8, МИМ-7, ММУ-3, зразки білого та сірих чавунів, шліфувальна машина, реактиви для травле-ння, альбом з фотографіями мікроструктур.
Короткі теоретичні відомості
Чавун – це залізовуглецевий сплав, який містить вуглецю від 2,14 % до 6,67 %. Чавун відрізняється від сталі не тільки вмістом вуглецю, а і його розташуванням та кількістю домішок. У чавуні вуглець може бути у зв’яза-ному та вільному стані. У зв’язаному – це значить атоми вуглецю з’єднані з атомами заліза (Fе3С), або розчинені в решітках заліза. У вільному стані – це коли атоми вуглецю утворюють графіт, об’єднуються в окремі області різної форми (пластинки, пластівці, кульки).
Чавун у якого вуглець у зв’язаному стані називають білим. Його зовні важко відрізнити від сталі, але він дуже твердий і крихкий. Чавуни у яких більшість вуглецю знаходиться у вільному стані називають сірими.
У сірих чавунах вуглецю в зв’язаному стані не більше 0,8 %. Виходячи з вище зазначеного, можна сказати, що чавун складається з стальної основи та графіту. У залежності від кількості вуглецю, який знаходиться в стальній основі, вона може мати різну структуру – феритну, ферито-перлітну, або перлітну. Тому часто і чавуни розділяють на феритні, ферито-перлітні, або перлітні.
При повільній кристалізації розплавленого чавуну графіт утворює пластини, які хаотично розташовуються по його об’єму. Під мікроскопом це видно, як візерунок з ліній темного кольору. Якщо швидко охолоджувати роз-плавлений чавун, то утвориться білий чавун, вуглець зосередиться у зернах цементиту. При спеціальному від-палі білого чавуну утворюється ковкий чавун. У нього графіт буде у вигляді пластівців.
Можна графіт об’єднати у кульки. Для цього в розплавлений чавун вносять певні добавки (коагулятори), наприклад, марганець. Форма графіту в чавуні дуже впливає на його механічні властивості. Про вище написане треба ґрунтовно дізнатися з літератури. Роздивіться фото-графії мікроструктур різних чавунів, це дасть можливість швидше зорієнтуватися при проведенні спостережень у мікроскоп.
Оскільки графіт має темний колір, то зразки чавуну варто розглянути під мікроскопом до травлення і після травлення. Це дасть можливість швидко визначити тип чавуну і структуру його стальної основи.
Питання для самоконтролю
Чим відрізняється чавун від сталі (по хімічному складу, будові та властивостям)?
Які чавуни називаються білими, сірими та половинчастими?
Як отримати білі та сірі (пластинчасті, ковкі, високоміцні) чавуни?
Як отримати феритні, ферито-перлітні або перлітні чавуни?
Як маркують чавуни?