Лабораторная работа №3 «изучение микроструктуры железоуглеродистых сплавов»

1. Цель работы: практическое ознакомление с устройством металлографического микроскопа, методикой микроскопического анализа металлов и сплавов, разновидностями структур углеродистых сталей и чугунов.

2. Оборудование и материалы: для выполнения задания студенту предоставляется микроскоп «Альтами МЕТ-2», коллекция травленых шлифов сталей и чугунов. Металлографический анализ проводить при увеличении в 1000 раз.

3. Задание: изучить диаграмму состояния «железо–углерод», а также структурные превращения, имеющие место при изменении температуры и содержании углерода. Установить микроструктуру чугунов и сталей, зарисовать ее, описать свойства и области применения исследуемых образцов.

4. Краткие теоретические сведения

4.1. Общие сведения

Микроструктуры углеродистых сталей и чугунов, как и других разновидностей металлических сплавов, изучают с помощью микроскопического анализа, используют в исследовании структуры металла оптический или электронный микроскоп. Микроскопический анализ состоит из следующих этапов: а) приготовление шлифов; б) травление шлифов; в) исследования микроструктуры металла.

4.2. Приготовление микрошлифов

Микрошлифом называют небольшой образец металла (например, 10х10х20 мм), имеющий особо приготовленную поверхность для микроанализа. В зависимости от цели исследования и формы исследуемой детали выбирают место для вырезки образца. Затем одну из плоскостей поверхности образца шлифуют крупнозернистой, а потом мелкозернистой шкуркой. Шлифуют вручную или на специальных шлифовальных станках. После шлифования образец полируют на специальном полировальном станке, диск которого обтянут материалом (фетр, бархат, сукно). Материал периодически поливают раствором окиси хрома (алюминия, железа и т.д.) в воде. Хорошие результаты при полировании черных металлов получают в случае применения пасты ГОИ. В результате полирования получают поверхность образца с зеркальным блеском.

4.3. Травление шлифов

Нетравленый полированный шлиф металла под микроскопом имеет блестящую светлую поверхность. Для выявления микроструктуры поверхность подвергают травлению растворами кислот. После травления можно определить форму и размер зерна металла вследствие неодинакового травления пограничных участков зерна и его центра. Световые лучи, направленные на микрошлиф, отразятся от зерен под различными углами, на участке стыков зерна возникает значительное рассеяние и отраженные лучи не попадут в поле зрения, поэтому по границам зерен возникнут темные линии, которые и воспроизводят картину действительных стыков между зернами.

Фазы, имеющиеся в сплаве, хорошо выявляются под микроскопом за счет их различной травимости.

Для травления шлифов применяют очень много различных реактивов. Широко используется для черных металлов 2--4% раствор азотной кислоты в спирте, который применяется для выявления структуры сталей и чугунов после различных видов термической и химико-термической обработки.