4.Стали

4.1. МИКРОАНАЛИЗ И ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ СПЛАВОВ.

Металлы, применяемые в технике, имеют, как правило, поли­кристаллическое строение, т.е. состоят из множества мелких, раз­лично ориентированных кристаллических зерен.

Размеры кристаллических зерен очень малы и обычно измеря­ются сотыми долями миллиметра. Поэтому увидеть их можно только с помощью микроскопа, т.е. системы оптических линз, увеличиваю­щих изображение предметов во много раз. В современных металло­графических микроскопах, подбирая соответствующие объективы и окуляры, можно получать различное увеличение, вплоть до 2000 раз

Строение металлов видимое в микроскопах называется микрострукту­рой, а изучение микроструктуры металла называется микроанали­зом.

Между микроструктурой и многими свойствами металла су­ществует определенная связь. Поэтому микроанализ металлов имеет большое значение при изучении свойств металлов.

При помощи микроанализа определяют:

1. Форму и размер кристаллических зерен, из которых состоит ме­талл или сплав.

2. Изменение структуры сплава, происходящее под влия­нием различных режимов термической и химико-термической об­работки, а также после внешнего механического воздействия на сплав.

1. Микропороки металла - микротрещины, раковины и т.д.

2. Неметаллические включения - сульфиды, оксиды и т.д.

3. Химический состав некоторых структурных составляющих по их характерной форме и характерному окрашиванию специальными реактивами.

Для микроанализа из испытываемого материала вырезают об­разец и путем ряда операций (шлифования, полирования, травления) доводят его поверхность до такого состояния, что становится воз­можным исследовать микроструктуру.

Подготовленная для исследования под микроскопом поверх­ность образца называется микрошлифом.

Таким образом микроскопический анализ состоит: из приготовления микрошлифа и исследования микрошлифа с помощью металлографического микроскопа.

Приготовление микрошлифов

ВЫРЕЗКА. Вырезка образца из детали обычно производится механическим способом в необходимом для исследования месте, не допуская разогрева и пластической деформации, которые могут из­менить структуру металла.

ШЛИФОВАНИЕ. Исследуемая плоскость образца шлифуется сначала на шлифовальном круге, затем шлифовальной бумагой раз­ных номеров с последовательно уменьшающимися размером абра­зивных зерен вручную или на вращающихся плоских дисках. При переходе на более мелкозернистую бумагу шлиф каждый раз пово­рачивают 90° вокруг оси и шлифуют до исчезновения поперечных рисок. От остатков абразива шлиф очищают промывкой водой.

ПОЛИРОВКА. До зеркального блеска шлиф полируется на бархате или сукне, на которые наносят окись хрома или алюминия, поддерживая достаточную влажность. После полировки шлиф про­мывают в воде, а затем в этиловом спирте, чтобы предупредить окисление поверхности. Более совершенным методом является элек­тролитическое полирование. Под действием электрического тока вы­ступы на шлифуемой поверхности растворяются, и она постепенно становится зеркальной.

ТРАВЛЕНИЕ. Травление шлифов производится для выявления структуры, т.к. на нетравленом шлифе видны только поры, трещи­ны и неметаллические включения.

Для травления стали и чугуна наиболее часто применяется 3…5%-ный раствор азотной кислоты в этиловом спирте. Продолжи­тельность травления 10...20 с. Затем шлиф тщательно промывается спиртом и сушится фильтровальной бумагой.

При травлении границы зерен и сами зерна, имеющие различ­ную кристаллографическую ориентировку или фазовый состав, рас­творяются под действием реактива неодинаково.

Сильнее протравившиеся зерна имеют шероховатую поверх­ность и при отражении в большей степени рассеивают световые лу­чи. Поэтому под микроскопом одни зерна выглядят более темными, другие - более светлыми. Границы зерен обладают повышенной энергией, так как являются дефектами кристалла с неправильной упаковкой атомов, растравливаются сильнее самих зерен, и поэтому под микроскопом кажутся темными линиями.

После травления поверхность шлифа имеет сложный микро­рельеф, который характеризует строение металла.