3 Металлографический метод изучения металлов

Металлография - метод исследования и контроля металлических материалов, подготовка и изучение строения структуры шлифа в оптическом микроскопе. Структуру выявляют с помощью травления, либо среза, шлифования и полирования образца.

Этапы процесса металлографии:

При металлографическом исследовании выполняется ряд операций, в который входят три основных этапа:

• Пробоподготовка;

• Пробоотбор;

• Металлографический анализ

ПРОБОПОДГОТОВКА- комплекс действий над изучаемым образцом, для перевода его в ту форму, которая наиболее подходит для дальнейшего исследования.Пробоподготовка крайне важна в металлографии. Если качественно провести пробоподготовку, в итоге она окажет положительный эффект на конечные результаты.

ПРОБООТБОР металлов и сплавов имеет некоторые особенности.Пробы жидкого металла отбирают при разливе или же из уже разлитого металла после перемешивания и удаления шлака. При отборе пробы твёрдого металла, представленного в виде отливки, структура металла может быть неоднородной. Поэтому пробоотбор осуществляют в наиболее характерных зонах металлопродукции.

МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ - это изучение микроструктуры металлов и сплавов, а также их макроструктуры в условиях металлографической лаборатории при помощи специального оборудования, приспособлений и по специализированным методикам.

Основным инструментом металлографического анализа является металлографический микроскоп.

Данный процесс ведется по двум направлениям - микроскопическое изучение структуры металла и измерение твердости.

4 Специальние методы изучения сплавов

РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ

Рентгеноанализ. Рентгеновы лучи получаются в специальных рентгеновских трубках. По своей природе они аналогичны световым, но длина волны их в несколько тысяч раз меньше и находится в пределах от 2-10~8 до 0,06-10-8сж. Столь малая длина волны рентгеновых лучей позволяет применять их для исследования кристаллического строения металлов и их просвечивания

Рентгеноструктурный анализ основан на явлении интерференции рентгеновых лучей при прохождении ими пространственной решетки атомов кристалла. Этот анализ позволяет установить типы кристаллических решеток металлов и сплавов и их параметры.

Рентгенографический анализ (просвечивание) основан на проникновении рентгеновых лучей сквозь изделие. При этом выявляются внутренние дефекты изделия: пористость, трещины, газовые и шлаковые включения и т. п.

Фрактография занимается исследованием разрушений деталей путем изучения поверхностей излома образцов материалов при лабораторных испытаниях и изломов натурных деталей машин и конструкций, разрушенных в условиях эксплуатации.

5 Закономерности процесса кристаллизации

При переходе метала из жидкого состояния в кристаллическое образуются кристаллы. Процесс этот называется кристаллизацией. Металл стремиться перейти в термодинамически более устойчивое состояние с меньшей свободной энергией.

F - изменение свободной энергии системы.

Исходя из вышесказанного меньше свободной энергии после нагрева выше температуры T_S является жидкое состояние, ниже температуры T_S кристаллическое. Температура T_S называется теоретической температурой плавления

Для начала кристаллизации необходимо переохлаждение, а для начала плавления необходим перегрев. Только в этом случае уменьшение объемной составляющей свободной энергии превысит увеличение поверхностной составляющей свободной энергии. Для этого требуются два условия:

1. Температура должна быть ниже температуры кристаллизации

2. Объем, самопроизвольно образующегося зародыша, должен быть достаточно большим.

Кристаллизация жидкости возможна при условии:

Величина переохлаждения чистых жидкостей малого объема, при которых активно образуются устойчивые зародыши кристаллов, достаточно велика  0,2 Т_пл. Именно при таких переохлаждениях должна начаться кристаллизация. Но опыт показывает, что в действительности кристаллизация жидкостей начинается при существенно меньших переохлаждениях. что жидкости, как правило, содержат примеси. Наличие поверхностно-активных примесей, растворенных в жидкости, снижает поверхностное натяжение на границе раздела «кристалл-жидкость», и, тем самым, уменьшает объем критического зародыша. Наличие в жидкости нерастворенных частиц, обеспечивает появление готовых поверхностей раздела, от которых начинается кристаллизация.