материаловедение лабороторная №1

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет имени М.Т.Калашникова»

(ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т.Калашникова»)

Лабораторная работа №1

По материаловедению.

«Металлографический анализ»

Выполнил:

Студент группы Б03-721-2зт Созонов К.А.

Проверил : Воробьев В.Л.

Ижевск, 2015

Металлографический анализ

Металлографический анализ- изучает структуру металлов и сплавов.

Рис.1 металлографический микроскоп МИМ-7.

МИМ-7 исследовательский металлографический микроскоп МИМ-7 (оптически й микроскоп) предназначен для наблюдения и фотографирования микроструктуры металлов в обыкновенном свете в светлом и темном поле и в поляризованном свете в светлом поле. Имеет мошный механизм фокусировки, позволяющий исследовать образцы с весом до 15 кг/ Набор объективов и окуляров обеспечивает увеличение микроскопа от 60х до 1440х при визуальном наблюдении и от 70х до 1350х при фотографировании. В качестве источника света использована кинопроекционная лампа К-30 17В, 170Вт.

Существует 2 уровня структур:

1. Макроструктуры.

Макроскопический анализ предусматривает изучение изломов и макрошлифов невооружённым глазом (или с помощь» лупы до 30 х). Изучение изломов называется фактографией. В качестве объектов исследования могут быть стандартные образцы после ударного изгиба или аварийные (инициированные) изломы изделия при экспертизной работе. Фактография может проводиться невооружённые пазом или с помощью лупы. При этом получают информацию о наличии дефектов и характере разрушения.

2. Микроструктуры.

Микроскопический анализ является основный при исследований структуры металлических материалов. Он проводится на микрошлифах, полученных на металлическом объекте небольшого размера, вырезанном из наиболее ослабленного или нагруженного сечения изделия. Объект шлифуется на 4 - б шлифовальных бумагах, затем полируется и поверхность образца подвергается травлению обычно в слабых растворах кислот.

При использовании оптического микроскопа структуру металла можно изучать при общем увеличении от нескольких десятков до 2 000–3 000 раз. Микроанализ позволяет характеризовать размеры и расположение различных фаз, присутствующих в сплавах, если размеры частиц этих фаз не менее 0,2 мкм. Многие фазы в металлических сплавах имеют размеры 10–4–10–2 см и поэтому могут быть различимы в микроскопе.

Рис. 3

Макроструктурный анализ :

1. Поверхность изделия.

2. Излом.

3. Макроизлом.

Макрокристаллический излом подразделяется по типам :

1. Хрупкий

   1. Транскристалический - трескаются зерна.

   2. Межкристаллический - по границам зерен

Хрупкое разрушение наиболее опасно, так как происходит чаще всего при напряжениях ниже предела текучести материала.

2. Вязкий излом- имеет волокнистое строение. Изделие будет деформироваться. Имеет бугристо-сглаженный рельеф и свидетельствует о значительной пластической деформации, предшествующей разрушению. Поверхность излома матовая, с мелким, неразличимым глазом, зерном. По виду вязкого излома нельзя судить о форме и размерах зерен металла.

3. Усталостный излом (зона зарождения, зона излома). образуется в результате длительного воздействия на металл циклически изменяющихся во времени напряжений и деформаций. Разрушение начинается на поверхности (или вблизи нее) локально, в местах концентрации напряжений (деформации). Усталостная трещина возникает в местах, где имеются концентраторы напряжений или дефекты. Излом состоит из очага разрушения и двух зон – усталости и долома.

1 а б

2 3

Рис. 4. Изломы стали: Рис. 5. Усталостный излом. а – хрупкий, б – вязкий 1 – начало развития усталостной трещины,

2 – зона усталости, 3 – зона долома

Область применения картографии

1. Оценка качества материала.

2. Определение температуры хладноломкости и красноломкости.

3. Контроль качества термообработки и химикотермической обработки.

4. Изучение механизма и кинетики разрушения.

5. Создание новых материалов.

6. Расследование причин аварий и катастроф.

Макроанализ макрошлифов

Макрошлиф – это образец с плоской шлифованной и протравленной поверхностью, вырезанный из исследуемого участка детали или заготовки. Его получают следующим образом. На металлорежущем станке или ножовкой вырезают образец, одну из плоских поверхностей которого ровняют напильником или на плоскошлифовальном станке. Затем образец шлифуют вручную или на шлифовально-полировальном станке. Шлифование одной шкуркой нужно проводить в одном направлении, после чего следует смыть остатки абразива водой. Переходя на более мелкую шкурку, поворачивают образец на 90^о и проводят обработку до полного исчезновения рисок, образованных предыдущей шкуркой. Образец промывают водой, просушивают и подвергают глубокому или поверхностному травлению. Перед травлением образец обезжиривают и очищают. Травление осуществляют, погружая в них образец. Реактив, активно взаимодействуя с участками, где имеются дефекты и неметаллические включения, протравливает их более сильно и глубоко. Поверхность макрошлифа получается рельефной. Такое травление называется глубоким.

Метод изготовление макрошлифов:

1. Вырезается теплед (кусочек).

2. Шлифование, полировка вручную.

3. Травление поверхности кислотами и щелочами.

Рис.6 Макроструктура металла после глубокого травления. Дендритное строение

Строение макроструктур:

1. Оценка качества металла в баллах (0; 0,5; 1; 1,5; … 4,5; 5).

2. Выявление химической неоднородности «Ликвация». Зональная ликвация – неравномерность химического состава по объему слитка и дендритную ликвацию, т.е. неравномерность химического состава в пределах одного кристалла дендрита. Длительное пребывание закристаллизовавшегося сплава при высоких температурах облегчает выравнивание состава, т.е. уменьшает химическую неоднородность дендритов.

3. Выявление структурной неоднородности после термической или химической обработки.

4. Выявление строения в литом состоянии (3 типа кристалла).

   1. С наружи мелкие зернистая корочка.

   2. Вытянутые кристаллы, столбчатые.

   3. Равноосные хаотично расположенные.

а

b

c

Рис. 7 строение в литом состоянии

5. Выявление строения после обработки давлением (Волокнистое строение).

При деформировании дендриты, вначале дезориентированные, постепенно поворачиваются и вытягиваются вдоль направления деформации. Вытягиваются и неметаллические включения. В результате этого формируется типичная для деформированного металла волокнистая структура.

Рис.8 волокнистое строение.

Микроструктурный анализ

Микрошлиф- применяется к оптическому и электронным микроскопам. С помощью их проводят анализ микроструктуры и определяют не металлические включения и так же контроль других параметров:

1. Определение не металлических включений (FeO, SiO₂, H₂O₃, FeS, F₃P). Рис.6.

Рис.9. не металлические включения в стали.

2. Выявление зернистости стали в баллах от -3 до +14 (+14 мелкие зерна) сравнение производят с эталоном Рис.7.

Рис.10 микроструктуры с различной величиной зерна.

3. Подсчет зерен на единицу площади.

n- количество зерен.

N- бал по количеству зерен.

4. Измерение условного диаметра.

5. Исследование на карбидную не однородность.

Вывод.

В ходе выполнения работ мы рассмотрели методы исследования микрошлифов. На микроскопе типа МИМ-7. Изучили методы получения микрошлифов из заготовок, а так же способы, методы и степени их травления. Так же рассмотрели типы строений металлов.