Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
Кафедра технологии металлов и металловедения
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ
МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
Методические указания
к лабораторной работе № 1
по курсу «Материаловедение»
для студентов специальностей
140504, 190603, 220301
Санкт-Петербург 2007
УДК 66.04.621.78
Ермаков Б.С. Исследование структуры и свойств металлов и сплавов: Метод. указания к лабораторной работе № 1 по курсу «Материаловедение» для студентов специальностей 140504, 190603, 220301 – СПб.: СПбГУНиПТ, 2007. - 50 с.
Методические указания посвящены вводной лабораторной работе, в которой студентам даются основные представления о методах, приемах и приборах используемых в металловедении для оценки структуры и свойств материалов. В процессе работы студенты, сочетая компьютерные методы обучения с практическими навыками, анализируют последовательность изготовления металлографических шлифов, изучают полученные структуры металлов и сплавов, проводят испытания механических свойств этих материалов.
Рецензент
Канд. техн. наук, проф. В.О. Мамченко
Рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом университета
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и
пищевых технологий, 2007
Введение
Основными материалами, из которых изготавливают машины и оборудование для различных отраслей промышленности, являются металлы и их сплавы, для выпуска высококачественной продукции необходимо изучение свойств промышленных металлических материалов, разработка и внедрение в промышленность новых высокопрочных и технологичных сплавов, применение новейших методов их контроля и исследования. Одним из методов контроля качества металла и металлопродукции является металлографический метод, введенный во многие действующие нормативно-технические документы как ведущий метод контроля. Такой метод получил название металлографический контроль или металлография.
Металлография является одним из разделов металловедения. Металловедение – это наука, изучающая связь между составом, строением и свойствами металлов и сплавов, а также закономерности их изменения при воздействии различных факторов (механических, химических, тепловых, электромагнитных, радиоактивных и др.).
Металлография изучает влияние химического состава и различных видов обработки на структуру металла.
Изучение структуры металла проводят на специально подготовленных плоских и гладких поверхностях – металлографических шлифах. Приготовление шлифа заключается в шлифовке и последующей полировке металла. Полировку металла можно проводить механическим (при помощи абразивных материалов) и электролитическим (растворением в специальном реактиве под действием электрического тока) способами.
Существуют различные способы выявления структуры металла. Чаще всего применяют химическое травление. При этом способе поверхность шлифа подвергают воздействию специального реактива, который в зависимости от цели исследования выявляет границы зерен, различные фазы, неметаллические включения, поверхностные слои, поры, трещины и прочие детали строения металла.
Для практических целей обычно проводят исследование макро- и микроструктуры.
Макроструктура – это строение металла или сплава, видимое невооруженным глазом или при небольшом увеличении (в 30 – 40 раз). Анализ макроструктуры позволяет обнаружить в металле крупные неметаллические включения, пористость, усадочные раковины, трещины, выявить направление волокон после обработки металла давлением.
Микроструктура – это строение металла или сплава, видимое при больших увеличениях с помощью микроскопа. Анализ микроструктуры дает возможность определить величину и расположение зерен металла, размеры и количество мелких неметаллических включений и различных фаз в металле, проконтролировать состояние структуры поверхностного слоя изделия, выявить микродефекты (мелкие трещины, раковины и т. д.), а также некоторые дефекты кристаллического строения (дислокации и их скопления).
Многочисленными исследованиями установлено, что структура металла является одним из основных факторов, определяющих свойства металлических изделий. Макро- и микроанализ металла заготовок и изделий позволяет своевременно выявить дефекты металла, которые могут понизить эксплуатационные свойства и надежность изделий в работе. Поэтому контроль структуры производится на всех этапах изготовления изделий, начиная от выплавки металла и кончая термической обработкой готовых деталей.