глибокого травлення макрошліф має рельєфну поверхню, на якій видні елементи макроструктури та дефекти. Трав-лять концентрованими кислотами або їх сумішами.

Поверхневе травлення дозволяє краще виявити окре-мі деталі структури, визначити розмір зерна та напрямок їх росту, а також проводити наступні мікроскопічні дослід-ження.

Метод відбитків полягає в тому, що зображення макроструктури появляється не на шліфі, а на фотопапері чи фотоплівці (метод Баумана). Фотопапір з нанесеним на ньому реактивом притискується до поверхні зразка. Реак-тиви реагують з певними речовинами зразка, утворюючи характерні плями на фотопапері.

При дослідженні зразків на злом визначають характер злому (крихкий, в’язкий чи втомний), однорідність зерна, наявність дефектів, величину зерна тощо.

Найбільш поширеними дефектами у структурі мета-лів є усадочні раковини, бульбашки, пористість по осі злитка, пористість по перерізу, пустоти, тріщини (надри-ви), флокени, ліквації, крайові дефекти тощо.

Зразки для мікроаналізу вирізають з найбільш харак-терних ділянок досліджуваного металу. Так, при аналізі руйнування мікрошліф повинен бути з тими дефектами, які були імовірною причиною руйнування деталі. Якщо кон-тролюється якість металу, то кількість проб і місця їх відбору регламентується стандартами на кожен вид мета-лопродукції. Якщо ж таких стандартів немає, то беруть проби з найбільш забруднених ділянок заготовки, чи тих ділянок, де можуть виникати дефекти при виготовленні за-готовок, відливок тощо.

При вивченні макроструктури кованих деталей чи заготовок відбирають зразки довжиною не менше одного діаметру деталі чи довжини сторони квадрата, якщо деталь має квадратний чи близькій до нього переріз. Зразки для контролю вирізають з середини деталі.

Для дослідження на злом зразки виготовляють так. На деталі чи заготовці ножівкою роблять надріз з однієї чи двох сторін. Глибина надрізу залежить від товщини деталі чи заготовки. Потім затискають деталь чи заготовку у лещатах і ударом молотка руйнують метал. При цьому злом відбувається з великою швидкістю і прямолінійно, що й необхідно для дослідження.

Питання для самоконтролю

1. Чому метали є полікристалами (не монокриста-лами)?

2. Що називається зерном, фрагментом, блоком?

3. Як можна змінити величину зерна?

4. Яка відмінність у процесах кристалізації металів і сплавів?

5. Чим відрізняються крихкий, в’язкий та втомний зломи?

6. Яка причина виникнення внутрішніх напруг І, ІІ, ІІІ роду?

7. Як виявити ліквації сірки, фосфору та волок-нистість структури?

Література

1. Гуляев А.П. Металловедение. – М.: Металургия, 1985.

2. Алаи С.И. Практикум по машиноведению. – М.: Просвещение, 1985. – 383 С.

3. Самохоцкий А.И. Лабораторные работы по металловедению термической обработке металлов, 1981

4. Справочник по практическому металловедению. – К.: Техника, 1984

Завдання до роботи

1. Дослідити зразки на злом. Для кожного зразка з’ясувати характер злому (крихкий, в’язкий, втомний), величину зерна, однорідність зерна, наявність дефектів (тріщин, раковин тощо).

2. Скласти звіт про роботу.

У звіті схематично зобразити зразок і вказати на ньому встановлене в процесі дослідження.

Поряд зазначити:

а) характер злому,

б) величину зерна,

в) однорідність зерна,

г) наявність дефектів.

Додаток для самостійної роботи

Методи вивчення макроструктури розділяють на три основні групи - глибокого травлення, поверхневого трав-лення та відбитків. Макроскопічні методи травлення дають інформацію про стан матеріалу, дефекти, пов’язані з його отриманням та обробкою.

Методи травлення

Глибоке травлення дозволяє виявити збіднений вуглецем навуглецьований і азотований шари, сегрегації шкідливих домішок, дендритну структуру. Після глибокого травлення мікрошліф має рельєфну поверхню, на якій видні елементи макроструктури та дефекти. Дефекти, які можна розрізнити оком (грубі тріщини, усадочні раковини, газові бульбашки) оцінюються однозначно. Сегрегації, хімічна неоднорідність, усадочні раковини можуть викли-кати пористість. Протравлення сталі збільшується з підви-щенням вмісту вуглецю до евтектоїдного.

Реактиви для глибокого травлення складаються, головним чином, з концентрованих кислот, сумішей та різних добавок до них. Для макротравлення застосовують технічні кислоти, відповідність результатів при макро-травленні різних шліфів забезпечується постійною кон-центрацію компонентів реактиву, температурою та довго-тривалістю травлення.

Багатократне використання одного і того розчину змінює активність його дії. Після травлення залишки кислот видаляють за допомогою щітки під струменем води або в киплячій воді.

Посилення контрасту картини травлення досягається протиранням протравленого шліфу дрібним наждачним папером або м’якою гумкою. При цьому підвищується корозійна стійкість металу. Тонкі елементи травлення більш чітко виявляються перекисом водню або парами хлору, брому, йоду з наступною обробкою поверхні цитратними розчинами. Для захисту і зберігання картини травлення поверхню шліфу покривають безкольоровим лаком.

Поверхневе травлення дозволяє краще виявити окремі деталі структури, а також проводити наступне макроскопічне дослідження. Тому поверхневе травлення потребує кращої підготовки шліфа (тонке шліфування), особливо для оцінки розмірів зерен, встановлення різно-зернистості, напрямку росту зерна та інших параметрів структури.

Метод відбитків полягає в тому, що зображення макроструктури з’являється не на шліфі, а на фотопапері, фотоплівці, тканині і т.д. Матеріал з нанесеним на ньому реактивом притискається до поверхні шліфу.

Найбільш широко застосовують метод відбитків для виявлення сірки.

Таблиця 4.1. Реактиви для мікроаналізу

Склад реактиву	Спосіб застосування	Застосовується для виявлення
10-25% водний розчин азотної кисло-ти	Травлення на холоду за допомогою тампону або зануренням шліфу в реактив на 3-30хв. з наступним ретельним промиванням	Макроструктури вуглецевих і легова-них сталей, ливар-них та зварочних неоднорідностей, тріщин, флокенів
10 мл азотної, 20мл соляної, 10 мл сірчаної кислот, 60 мл води	Холодне травлення протягом 5 хв	Дефектів макроструктури, великих включень, сегрегацій
5-20% водний розчин сірча-ної кислоти	Травлення при 60-70 °С протягом 2 годин, в холодному розчині довше	Макроструктури вуглецевих і легованих сталей

Найпоширенішим і простим є отриманням відбитків за Бауманом. Тонкий бромосеребристий папір пропитують протягом 5-8 хвилин 2-5 % розчином сірчаної кислоти. Після видалення надлишків кислоти з фотопаперу його прикладуть до шліфу на 2-3 хвилини, потім швидко промивають водою, фіксують і знову промивають і сушать. Чіткість відбитків залежить від ступеня шорсткості і поверхневої деформації шліфу. При ретельній обробці поверхні сульфіди і їх скупчення виглядають дуже чітко, при грубій – менш чітко. При зменшенні концентрації сірчаної кислоти в результаті дії заліза на фотоемульсію можливе виділення металевого срібла. Надто концен-тровані розчини розрихлюють шар, а він легко руйнується. Для визначення сірки методом відбитка можна викорис-товувати розчини хлористої ртуті або кадмієвих солей оцтової кислоти.

Методом відбитків за Бреггом оцінюється розподіл свинцю в сталі. Фотопапір обробляється гіпосульфітом при червоному світлі продовж 15 хв, промивається і сушиться, потім пропитується 5% розчином каустичної соди і на 5-8 хв. притискається до темплету з шліфованою і обезжиреною поверхнею. Після цього фотопапір протягом 15-20 с витримують в 5% водному розчині сірнистого натрію. Ступінь потемніння змінюється зі зміною вмісту свинцю. Відбиток дає наглядну картину розподілення свинцю в металі і якісну оцінку його вмісту в різних зонах макрошліфа.