2. Выявление общей ликвации и полосчатости строения

Общая ликвация, полосчатое строение стали и дефекты, нарушающие сплошность металла, выявляются травлением отшлифованной поверхности образца. Травление производится в реактиве следующего состава: 85 г хлористой меди, 53 г хлористого аммония и 1000 см³ воды.

1. Отшлифованную поверхность образца протирают ватой, смоченной спиртом для обезжиривания;

2. Образец погружают в реактив и выдерживают в нем 1-2 мин. При выдержке образца железо растворяется в реактиве и вытесняет из него медь, которая осаждается на образце, покрывая его поверхность.

3. Образец вынимают из реактива и струей воды смывают образовавшийся при травлении макрошлифа слой меди. Затем макрошлиф протирают влажной ватой и просушивают фильтровальной бумагой.

На участках макрошлифа в местах расположения пор, трещин, неметаллических включений и т.п. не образуется осадка меди, в результате чего и выявляется характер расположения этих дефектов, связанных с ликвацией (химической и структурной неоднородностью) и полосчатостым строением. Более темные участки указывают на повышенное содержание фосфора и других примесей, а темные нитевидные - на неметаллические вытянутые включения (рис. Error: Reference source not found). Слои, закаленные с нагревом ТВЧ или цементованные принимают после травления более темную окраску. На кованых и штампованных деталях выявляется волокнистое строение (рис. Error: Reference source not found).

Рис. 4 Макроструктура детали, изготовленной путем гибки прокатанного металла.

Рис. 5 Макроструктура детали, изготовленной путем холодной высадки головки прокатанного металла.

3. Выявление ликвации серы

Выявляют способом Баумана: макрошлиф хорошо протирают спиртом и накладывают на шлифованную поверхность лист глянцевой бромосеребряной фотобумаги, смоченной в 5-процентном водном растворе серной кислоты. Наличие в стали серы вызывает после фиксирования в гипосульфите потемнение бумаги.

2. Порядок проведения макроскопического анализа

1. Приготовить макрошлифы.

2. Выявить характер общей ликвации примесей и направление волокон.

3. Зарисовать и описать характер общей ликвации и полосчатого строения выданных образцов, а также определить технологию их изготовления или упрочнения.

3. Содержание отчета по работе

1. Краткие сведения из теории макроскопического анализа.

2. Рисунки изломов - вязкого, хрупкого и усталостного.

3. Рисунки характера общей ликвации и направления волокон, вызванных обработкой металла.

4. Рисунки характера ликвации серы, выявленной по способу Баумана.

2. МИКРОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

   1. Назначение микроскопического анализа и приготовление микрошлифов

Рис. 1. Оптическая схема металлографического микроскопа; 1 - источник света; 2 - призма; 3 – объектив; 4 – микрошлиф; 5 - окуляр

Микроструктура - это строение металлов и сплавов, наблюдаемое с помощью металлографического микроскопа при увеличении от 50 до 2000 раз. Она выявляется при помощи микроскопического анализа.

Микроскопический анализ металлов и сплавов применяют при выявлении формы, размера и взаимного расположения фаз, структурных составляющих, неметаллических включений (сульфидов, окислов и др.), а также микротрещин, микропор и других дефектов.

Образцы с подготовленной для исследования при помощи металлографического микроскопа поверхностью называются микрошлифами.

Чаще всего образцы имеют цилиндрическую (диаметром 12 мм и высотой 10 мм) или прямоугольную (с площадью основания 12х12 мм и высотой 10 мм) форму. Риски, царапины и другие неровности на поверхности шлифа удаляются шлифованием на шлифовальной бумаге.

При шлифовании постепенно переходят от шлифовальной бумаги с крупным зерном на бумагу с более мелким зерном. Причем шлифуют до полного исчезновения рисок.

Рис. 2. Микроструктура стали нетравленная: 1 – сульфиды; 2 - окислы; 3 - карбиды

После полного удаления рисок шлифованный образец подвергается полированию до получения зеркальной поверхности.

С помощью металлографического микроскопа (рис. Рис. 1) на зеркальной поверхности можно наблюдать только дефекты (микротрещины, микропоры) и неметаллические включения (сульфиды, окислы, графит в сером и ковком чугуне), которые отличаются от светлого фона полированного образца различной окраской (рис. Рис. 2). По зеркальной поверхности шлифа судить о строении исследуемого металла или сплава нельзя.

Для выявления микроструктуры полированную поверхность образца подвергают травлению в растворах кислот, щелочей или солей. При травлении неоднородные участки структуры металла или однофазного сплава выявляются и становятся видимыми под микроскопом (рис. Рис. 3). Признаком протравливания является потускнение поверхности микрошлифа.

Сущность процесса выявления структуры травлением заключается в различной степени растворения или окрашивания отдельных фаз или структурных составляющих зерен чистых металлов или твердых растворов и химических соединений (рис. Рис. 4).

При освещении микрошлифа слаботравленные участки отразят больше лучей света в поле зрения микроскопа, и будут казаться светлыми, а участки, протравившиеся сильно, отразят вследствие рассеивания света меньше его лучей в поле зрения микроскопа, и будут казаться темными (рис. Рис. 5). Таким образом, на разнице в состоянии поверхности и количестве отраженных лучей и основано выявление структуры сплавов.

Границы зерен металла травятся сильнее самих зерен, потому что поверхностные слои зерен обогащены примесями. В местах, соответствующих границам зерен, после травления получаются углубления. Вследствие рассеивания света в местах углублений границы зерен кажутся темными (рис. Рис. 6).