Цель работы

1. Изучить методику подготовки металлографических шлифов сварных соединений.

2. Приобрести практические навыки в изготовлении макро- и микрошлифов.

3. Изготовить макро- и микрошлифы и выполнить их исследование.

Оборудование и материалы

Заготовки под сварку, пост РДС или полуавтоматической сварки в CO₂, фрезерный или отрезной станок, шлифовальный станок, абразивные материалы, полировальные пасты, химические реактивы, сушильный и вытяжной шкафы, химическая посуда, микроскоп МИМ-8, ММР-2, МБС.

Задание

1. Изучите последовательность и методику операций изготовления макро- и микрошлифов.

2. В соответствии с заданием преподавателя изготовьте образцы для исследований.

3. Подберите с помощью методических указаний и справочной литературы необходимые материалы для подготовки и травления металлографических шлифов.

4. Изготовьте в соответствии с заданием металлографические шлифы сварных соединений и исследуйте их на микроскопе.

5. Определите наблюдаемые зоны макро- и микроструктуры, возможные дефекты соединения.

Содержание отчета

1. Краткие сведения о методике приготовления металлографических шлифов из данных сплавов.

2. Технология подготовки образцов и составы травителей.

3. Рисунки, наблюдаемых в микроскоп макро- и микроструктур с их описанием.

1 Краткие сведения о методике приготовления металлографических шлифов из данных сплавов

1.1 Макро- и микроанализ

В металлографических исследованиях различают методы макроанализа при помощи макрошлифов и микроанализа с использованием микрошлифов.

Строение металла, изучаемое при помощи макроанализа, называют макроструктурой. Это, как правило, более грубые детали структуры – конгломераты отдельных зерен, химическая и структурная неоднородность, дефекты в виде больших пор, трещин, подрезы, непровары, нарушения геометрии сварного шва в сварных соединениях и т.д. Макрошлиф изучают невооруженным глазом или при небольших (до 30 крат) увеличениях. Визуальный осмотр сварных швов дает информацию о наплывах, подрезах, газовых порах непроварах и трещинах.

Дендритное строение сварного шва, а также трещины, непровары более четко выявляются после травления исследуемых поверхностей сварного шва различными травителями. Например, для травления сварных соединений сталей используют 10–25 %-ный водный раствор азотной кислоты. Глубокое травление или травление в реактиве на общую химическую неоднородность позволяют выявить зону термического влияния.

Изучение изломов и методы выявления неоднородности используют при исследовании и структурной и химической неоднородности металлов и сплавов, которая возникает при термической и химико-термической обработке.

1.2 Приготовление микрошлифов

Успех проведения металлографического анализа в большой мере предопределяется качеством приготовления шлифа и выбором условий травления. Поэтому продолжаются работы по созданию оборудования и методик металлографического анализа применительно к определенным группам материалов, а качественное приготовление микрошлифа по-прежнему считается искусством.

Наиболее трудоемкой частью работы является приготовлением микрошлифа. Эта работа требует от исполнителя известных навыков.

Существуют различные способы приготовления микрошлифов. Сущность их сводится к обработке поверхности шлифа абразивными частицами различной зернистости, нанесенными на бумажную или матерчатую основы либо входящими в состав специальных паст. В настоящее время большое распространение получил способ приготовления шлифов на корундовых водоупорных бумагах с различной зернистостью (по ГОСТ 3647-71): КЗ-16, КЗ-12, КЗ-8, КЗ-6, КЗ-5, КЗ-4, КЗМ-40, КЗМ-28, КЗМ-20, КЗМ-14.

Полирование проводят на сукне или фетре, который периодически смачивают водным раствором окиси хрома или алюминия. При изготовлении микрошлифов необходимо соблюдать следующие основные правила, которые можно считать общими для подавляющего большинства металлов.

Шлифование следует осуществлять последовательным переходом от более крупнозернистой бумаги к бумаге с меньшей зернистостью. При переходе от одного номера бумаги к другому необходимо изменять положение образца относительно диска на 90 ° и шлифовать до тех пор, пока не исчезнут следы обработки от предшествующего номера бумаги. Чтобы избежать попадания частиц более грубого абразива на бумагу следующего номера, образец необходимо каждый раз промывать водой. Не следует делать резкого перехода с грубой шлифовки на мелкую, так как в результате этого часто создается кажущееся представление о хорошей подготовке поверхности.

Шлифовка образцов производится либо вручную, когда шлифовальная бумага кладется на ровные плоские плиты (стекло, мрамор), либо на специальных станках с закреплением шлифовальной бумаги на вращающихся дисках или лентах.

При приготовлении шлифов на образцах из пористых материалов (например, серый чугун) или из материалов с легко выкрашивающимися включениями перед окончательной полировкой образец нагревают до 70 – 80 С и погружают в расплавленный парафин. После охлаждения избыток парафина удаляют с поверхности шлифа ватным тампоном и шлиф окончательно полируют на сукне.

При шлифовке мягких материалов рекомендуется смачивать шлифовальную бумагу керосином, а при обработке цветных металлов - покрывать ее тонким слоем парафина. Качество шлифовки проверяют осмотром поверхности образца под лупой.

Если исследуемые образцы имеют небольшие размеры (проволока, тонкие ленты, мелкие детали и т.п.), то для приготовления шлифа их зажимают в струбцины или заливают в легкоплавкие материалы (сплав Вуда, бакелит и т.д.), а также в эпоксидной смоле.

Заключительная операция подготовки поверхности микрошлифа – полирование - не должна занимать более 3-4 мин. Соблюдение этого правила особенно важно при работе с материалами, содержащими в структуре большие количества твердых и хрупких фаз (карбидов, интерметаллидов и т.п.). При сильном прижиме образца в процессе шлифования эти частицы разрушаются и выкрашиваются. Абразивный материал забивается в образовавшиеся лунки, и на шлифе при просмотре под микроскопом на месте включений наблюдаются «запятые» или «точки». Это создает искаженное представление о структуре металла, количестве и размерах неметаллических включений. В случае такого некачественного приготовления шлифа его целесообразно переделать шлифованием на бумагах последних номеров.

Приготовление шлифов на шлифовальных бумагах имеет ряд недостатков, которые особенно ощутимы при работе с образцами из сильно наклепывающихся или наволакивающихся материалов.