15.Методы изучения строения металлов: микро- и макроанализ, рентгеновский анализ, магнитный метод, ультразвуковой метод.

Структурой называют строение металлов и сплавов в виде мелких обособленных частиц, имеющих форму зерен, дендритов, пластинок или других характерных составляющих. Многие свойства металлов и сплавов (например, прочность, пластичность) зависят от структуры материалов.Различают макро- и микроструктуру металлов и сплавов:Макроструктура - строение металлов или сплавов, видимое невооруженным глазом или при небольшом увеличении под микроскопом до 40 раз. Микроструктура - строение металлов или сплавов, видимое с помощью металлографического микроскопа. Назначение макроструктуры. Макроструктуру изучают двумя способами: по излому образца или на макро-шлифах.Излом образцов - наиболее простой способ исследования структуры металлов и сплавов. По излому обычно определяют крупность зерна и взаимное расположение дендритов в металлах и сплавах. Как правило, чем крупнее зерно, тем ниже механические свойства металлов.Макрошлиф-специальный образец, который изготовляют следующим образом.Из крупной поковки заготовки или слитка вырезают образец в виде пластины (темплет). Затем одну из плоскостей шлифуют и полируют на станках. После чего отполированную поверхность подвергают травлению специальными реактивами, которые по-разному вступают в химическое взаимодействие с каждой структурной составляющей металла.

В результате испытания каждая структурная составляющая имеет определенный оттенок черно-белого цвета. По этим оттенкам определяют форму и расположение зерен и дендритов в структуре отливок, волокон или деформированных зерен в поковках и прокате. Кроме того, можно увидеть невидимые невооружейным глазом дефекты, возникающие при технологической обработке изделия, - трещины, запутавшиеся в металле пузырьки воздуха или другого газа, всевозможные неметаллические включения, химическую неоднородность сплава.Изучение микроструктуры.Для изучения микроструктуры изготовляют металлографический шлиф, представляющий собой образец материала произвольной металлографический формы, плоскосмть сечения которого шлиф, находится в пределах от 2 до 6 см2. Образец вырезают холодным способом из заготовки, поковки или детали. Одну из плоскостей микрошлифа шлифуют, затем полируют до зеркальной поверхности. Отполированный шлиф промывают, сушат и обезжиривают. Подготовленный микрошлиф рассматривают с помощью металлографического микроскопа, дающего увеличение до 2000 раз, и определяют неметаллические включения, мелкие трещины.Чтобы выяснить микроструктуру, обезжиренный шлиф подвергают травлению специальными реактивами, действие и назначение которых такое же, как и при изучении макроструктуры. В качестве реактива применяют: для углеродистых сталей и чугунов - 4%-ный раствор азотной кислоты в этиловом спирте, для медных сплавов--8%-ный аммиачный раствор хлористого кальция, для алюминиевых сплавов - 0,5%-ный водный раствор фтористой кислоты.После травления структуру шлифа рассматривают с помощью металлографического микроскопа. Лучи света от электрической лампы накаливания 4 через призму 3 направляются в увеличительную сменяемую линзу, называемую объективом 2. Проходя через объектив, лучи света направляются под некоторым углом к обработанной поверхности шлифа 1, отражаются от нее под тем же углом, еще раз проходят через объектив, в результате чего получается увеличенное изображение.После объектива лучи света проходят через вторую призму 5 и через увеличительную сменную линзу, называемую окуляром 6, в которую непосредственно наблюдается структура. От оптических параметров объектива и окуляра зависит увеличение микроскопа. Меняя объективы и окуляры, выбирают необходимое увеличение микроскопа.Наряду с металлографическим применяют электронный микроскоп, который дает увеличение до 100 ООО раз и более.Рентгеновский анализ применяется в промышленности для изучения кристаллического строения металлов и выявления в них внутренних пороков.

У рентгеновских лучей длина волны в 10 000 раз меньше световых, что позволяет им глубоко проникать внутрь непрозрачных тел и отражаться от атомов. Это позволяет выявить их расположение в пространстве, т. е. установить тип пространственной решетки. Длина волны рентгеновских лучей того же порядка, как и параметр кристаллической решетки металлов (0,1—10 Å).

Рентгеновское просвечивание применяется для контроля литых, сварных, катаных, штампованных, кованых и других деталей с целью выявления внутренних дефектов, раковин, непроваров, трещин, неметаллических включений. Современные аппараты могут просвечивать стальные детали толщиной

80—100 мм и детали из алюминиевых сплавов толщиной до 300—400 мм. Для глубокого просвечивания применяют в настоящее время гамма-лучи, у которых длина волны 10-11 см.Источником излучения этих лучей является пушка, заряженная ампулой, содержащей радиоактивное вещество (обычно смесь радия и 34% мезатория). Срок службы такой ампулы около 60 лет.

Магнитным методом исследуют дефекты в магнитных металлах (стали, никеле и др.) на глубине до 2 мм (непровар в сварных швах, трещины и т. д.).

С помощью ультразвукового метода (ультразвуковая дефектоскопия) выявляют дефекты, расположенные глубоко в толще металла. Для этого используются ультразвуковые дефектоскопы, с помощью которых через толщу металла пропускают пучок ультразвуковых волн и контролируют их прохождение. Любая несплошность металла нарушает нормальное распространение волн, что можно увидеть на экране имеющегося в приборе осциллографа.