ПРОГРАМА РОБОТИ

 

2.1Ознайомитися з методами металографічного аналізу матеріалів.

2.2 Вивчити макроструктурний метод аналізу матеріалів.

2.3 Вивчити методи приготування макрошліфів.

2.4 Вивчити мікроструктурний метод аналізу матеріалів.

2.5 Вивчити методи приготування мікрошліфів.

2.6 Вивчити будову та призначення металографічного мікроскопу МДМ-7.

2.7 Ознайомитися з будовою та призначенням електронного мікроскопу ЕМВ-100 ВР.

 

3 ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ

 

3.1 Методи металографічного аналізу.

3.2 Макроструктурний метод аналізу матеріалів.

3.3 Що таке макрошліф?

3.4 Як приготувати макрошліф?

3.5 Мікроструктурний метод аналізу матеріалів.

3.6 Що таке мікрошліф?

3.7 Як приготувати мікрошліф?

3.8 Будова та робота металографічного мікроскопу МДМ-7.

3.9 Будова та робота електронного мікроскопу ЕВМ-100 ВР.

[1,с.36-42; 2, с.5-12]

 

 

4 ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

 

Металографічний аналіз поділяється на мікро і макроаналіз.

Макроаналіз досліджує будову сплавів без застосування будь-яких приладів, або при невеликих збільшеннях (до 30 разів). Будова металів та сплавів, яка досліджується таким чином, називається макроструктурою.

Макроструктурний метод дослідження матеріалів поділяється на два види:

- вивчення макрошліфів;

- вивчення зломів.

Макрошліфом називається зразок матеріалу, приготовлений для макродослідження і розглянутий неозброєним оком або за допомогою лупи.

Поверхня макрошліфу, що вивчається, повинна бути плоскою. Розміри макрошліфу визначаються розмірами деталі, що досліджується. Деталь розрізають на 2 частини. Поверхню деталі отримують на токарному, фрезерному або плоскошліфувальному верстатах у залежності від форми деталі і її твердості, потім шліфують різними номерами шліфувального паперу, послідовно від грубого номеру до тонкого, повертаючи при кожному переході макрошліф на 90⁰.

Після шліфування для виявлення макроструктури шліфи піддають глибокому травленню хімічними реактивами (розчинами і сумішами кислот і лужностей), які вибирають в залежності від складу і мети дослідження.

Макроаналіз дозволяє встановити:

1) будову металу у литих металах (зернисту, дендритну), наявність і характер розподілення зон кристалізації, усадочної раковини, бульбашок, тріщин;

2) хімічну неоднорідність, яку одержують в процесі кристалізації (називається ліквацією);

3) будову металу після гарячої обробки тиском (прокатки, штампування, кування). В процесі обробки тиском зерна металу, а також неметалічні включення подрібнюються і витягуються уздовж напрямку деформації, створюючи волокнистість. Механічні властивості металу можуть бути різними в залежності від напрямку волокон.

4) неоднорідність складу і структури, яка утворюється термічною або хімічно-термічною обробкою (глибину і характер розподілу загартованого, цементованого, азотованого, ціанованого шарів).

Вивчення зломів проводиться неозброєним оком або за допомогою лупи. За виглядом злому можна судити про величину зерен металу, наявність перегріву, причині руйнування (втомлений злом). В зломі деформованої сталі (прокатної, кованої, штампованої) просліджуються розшарування, шиферність і флокени (білі плями). В листовій сталі можуть спостерігатись крихкість, шорсткість і каменевидний злом.

Мікроаналізом називається дослідження внутрішньої будови металів і сплавів за допомогою металографічного мікроскопу при збільшенні від 50 до 1500 раз і електронного мікроскопу при збільшенні від 5000 до 100000 разів. Внутрішня будова металу, що вивчається за допомогою мікроскопу, називається мікроструктурою.

Мікроаналіз дозволяє визначити структуру металу в литому, відпаленому стані, а після термічної обробки і пластичної деформації – величину зерен металу.

Мікрошліфом називається зразок металу, спеціально підготовлений для дослідження мікроструктури під мікроскопом. На відміну від макрошліфів, розміри мікрошліфів не перевищують звичайно розмірів циліндру діаметром 12 мм і висотою 10 мм або паралелепіпеда з площею основи 12х12 при висоті 10 мм. Якщо розмір мікрошліфа визначається меншими розмірами зразка, що досліджують (лист, дріт, тонка пластинка), то вирізають кільце з металевої труби і зразок заливають в кільці розплавленою сіркою, бакелітом або легкоплавким сплавом.

Заготовку для мікрошліфа вирізають ножівкою з місця на деталі, що нас цікавить, або відрізають тонким шліфувальним кругом (якщо деталь тверда) із сильним охолодженням, щоб деталь не нагрівалась, бо мікроструктура деталі при нагріванні може змінитися. Якщо сплав крихкий, заготовку відбивають молотком, потім торцюють по площині на наждачному колі або напилком. Шліфування мікрошліфа проводять більш ретельно, ніж макрошліфа. Самий грубий шліфувальний папір кладуть на товсте скло, зразок притискають заторцьованою стороною до паперу і водять в одному напрямку обернено-поступально до видалення рисок, які залишилися після торцювання. Потім беруть папір наступного номеру (менш грубого), повертають мікрошліф на 90⁰ і ведуть шліфування у напрямку, перпендикулярному до рисок, залишених від попереднього шліфування, до тих пір, доки сліди попередніх рисок не будуть видалені.

Після шліфування мікрошліфи полірують на полірувальному колі, яке обтягують тканиною, фетром або бархатом. Поверхню кола змочують полірувальними пастами (окисом алюмінію Al₂O₃, окису хрому Cr₂O₃, окисом заліза Fe₃O₄ та ін.). Після полірування зразок промивають водою і просушують прикладанням фільтрувального паперу до полірованої поверхні зразку.

На полірованому шліфі під мікроскопом видно неметалеві включення (графіту, сульфідів, окислів), тріщини, раковини.

Для виявлення мікроструктури мікрошліф необхідно протравити спеціальними реактивами (водним або спиртовим розчинами кислот або лугів, або сумішшю різних кислот).

Різноманітні структурні складові зерен мікрошліфа і межі зерен травляться неоднаково, тому на поверхні мікрошліфа з'являється мікрорельєф, який по різному висвітлює світло при розглядані поверхні мікрошліфа під мікроскопом, що дозволяє побачити мікроструктуру.

Головна відмінність металографічного мікроскопу від біологічного полягає в тому, що мікроструктура в металографічному мікроскопі розглядається у відбитому світлі. Принципова схема металографічного мікроскопа МДМ-7 показана на рисунку 1.

Світлові промені від електричної лампи 1 проходять через колектор 2 (збиральна лінза) і, відбиваючись від дзеркала 3, попадають на світлофільтр 4 і потім на апертурну діафрагму 5, лінзу 6, фотозатвір 7, польову діафрагму 8, переломлюються пентапризмою 9, входять через лінзу 10, попадають на відбивну пластинку 11 і через об’єктив 12 попадають на поверхню мікрошліфа 13, проходячи через отвір предметного столика, на якому встановлений мікрошліф. Відбившись від поверхні мікрошліфа, промені проходять через напівпрозору відбивну пластинку 11, аналізатор 20 і ахроматичну лінзу 14 і попадають на дзеркало 15. Дзеркало відхиляє промені в сторону окуляра 16, і ми бачимо відображення мікроструктури, дивлячись в окуляр. Коли мікроструктуру фотографують, дзеркало 15 висувається переміщенням тубуса разом з окуляром 16 і промені направляються крізь фотоокуляр 17 на дзеркало 18, відбившись від якого, попадають на матове скло 19 і дають на ньому зображення мікроструктури. Якщо замінити матове скло касетою з фотопластинкою, то можна одержати приховане зображення мікроструктури.

 

1 – лампа; 2 – колектор;

3 – дзеркало; 4 – світлофільтр;

5 – апертурна діафрагма;

6 – лінза; 7 – фотозатвір;

8 – польова діафрагма;

9 – пентапризма; 10 – лінза;

11 – відбиваюча пластина;

12 – об’єктив; 13 – мікрошліф;

14 – ахроматична лінза;

15 – дзеркало; 16 – окуляр;