Тема 2.2. Механічні властивості металів

1. Методи дослідження металів:

   0. Макроаналіз.

   1. Мікроаналіз.

   2. Рентгеноструктурний аналіз.

   3. Термічний аналіз.

   4. Магнітна дефектоскопія.

   5. Ультразвукова дефектоскопія.

   6. Люмінесцентний метод.

2. Механічні властивості: визначення, показники.

3. Методи визначення механічних властивостей:

   0. Випробування на твердість.

   1. Випробування на розтяг.

   2. Випробування на удар.

Макроаналіз – методи дослідження макроструктури – будови металу, що виявляється неозброєним оком або з допомогою лупи (х 30-40 разів).

При макроаналізі визначають спосіб виробництва, вид термічної обробки, розміри і форму зерен, виявляють дефекти (пори, рихлоти, газові пузирі, тріщини, неметалічні включення), структурну неоднорідність.

Макроструктуру досліджують на зламах, поверхнях або макрошліфах – вирізаних з виробів зразках, які шліфують і піддають травленню.

а б

Рисунок 2.6. Макроструктура: а–стального зливку, б–кованої заготовки

Мікроаналіз – методи дослідження мікроструктури металів із збільшенням 50-2000 разів. При мікроаналізі виявляють наявність, кількість і форму структурних складових, форму і розміри зерен, мікротріщини, неметалічні включення. Для цього виготовляють мікрошліф – зразок, який вирізують з металу, одну з площин його шліфують, полірують і піддають травленню спеціальними реактивами. Для вивчення мікроструктури користуються мікроскопами – оптичними або електронними.

Оптичний металографічний мікроскоп збільшує в 50-2000 разів (зображення об’єкту формується потоком світла).

Електронний мікроскоп (зображення об’єкту формується потоком електронів з електронної гармати) збільшує до 100000 разів.

Рентгеноструктурний аналіз грунтується на здатності рентгенівських променів з дуже короткою довжиною хвилі проникати крізь метали, відбиватися від їх атомних площин. Відбиті промені фіксуються на фотоплівці у вигляді рентгенограм (полоси або концентричні кола). Цей спосіб дозволяє визначити відстань між атомами та їх розташування, тобто тип кристалічної решітки.

Термічний метод аналізу застосовують для визначення критичних точок – температур, при яких у сплаві відбуваються фазові перетворення, що супроводжуються поглинанням або виділенням тепла. Сплав нагрівають, потім охолоджують і вимірюють температуру з побудовою кривих охолодження в координатах температура-час. Прилад для вимірювання температури – термоелектричний пірометр, який складається з термопари і гальванометру. Термопара – два різнорідних дроти, зпаяних кінцями. Термострум фіксується гальванометром.

Магнітна дефектоскопія застосовується для виявлення дефектів феромагнітних матеріалів (тріщин, пузирів, неметалічних включень тощо). При цьому виріб намагнічується, в зоні дефекту утворюються поля магнітного розсіювання. Виріб покривається магнітним порошком, який притягується до границь дефекту і осідає на них, в результаті невидимі дефекти стають добре помітними.

Рисунок 2.7. Виявлення дефектів способом магнітної дефектоскопії

Ультразвукова дефектоскопія базується на здатності ультразвукових коливань відбиватися від дефектів, які знаходяться навіть на значній глибині (більше 1 м). Проводиться з допомогою ультразвукового дефектоскопа, який створює ультразвукові коливання частотою 2-10 млн. Гц.

Рисунок 2.8. Схема роботи ультразвукового дефектоскопа

Люмінесцентний метод грунтується на здатності деяких речовин світитися в холодному стані під дією ультрафіолетових променів (флюоресценція); застосовується для виявлення поверхневих дефектів. Деталь витримують в спеціальній речовині, що світиться, вона потрапляє в поверхневі дефекти, потім під дією ультрафіолету починає світитися і виявляє дефекти.

Рисунок 2.9. Люмінесцентний метод.