Практическая работа № 3. Лабораторной работы
 Скачать 0.52 Mb.
|
|
Практическая работа № 3 Микроанализ металлов и сплавов Цель работы. Изучение технологии приготовления микрошлифа, изучение устройства микроскопа и принципов работы, приобретение практических навыков микроисследования металлических структур. Задание. 1. Изучить материал по теме лабораторной работы. 2. Перешлифовать и отполировать микрошлиф. 3. Изучить и зарисовать структуру микрошлифа дои после травления. 4. Составить отчёт. 1. Общие сведения Микроанализ-изучение структуры вещества с помощью оптического микроскопа. Металлографический микроскоп обеспечивает увеличение деталей структуры до 1500 раз, поэтому для работы с ним требуется специально приготовленный образец - микрошлиф. Микрошлиф - вырезанный из соответствующего материала (изделия) образец с прямоугольным, квадратным, круглым сечением и размерами 10-20 мм, имеющий полированную поверхность. Выявление микроструктуры (форма и размеры зёрен, их соотношение и расположение, наличие примесей и микродефектов, характер предшествующей обработки) позволяет оценивать механические свойства материала и его химический состав. 2 2. Приготовление микрошлифа В зависимости от задач исследования выбирают место вырезки образца по требованиям ГОСТа, вблизи от плоскости излома и т.д. Затем его вырезают фрезой, ножовкой или резцом, не допуская значительного нагрева чтобы не изменить структуру. При небольших размерах объекта (проволока, мелкие детали) или очень твёрдый материал - его заливают легкоплавким составом запрессовывают в пластмассу или используют струбцины. Поверхность, подлежащую обработке шлифуют на станках либо вручную. Для тонкой обработки используют шлифовальную бумагу пяти- шести номеров от 12 до 4 (что соответствует приблизительно размеру зерна в сотых долях миллиметра) по ГОСТ 6456-82. Шлифуя вручную, шлифовальную бумагу укладывают на ровную металлическую (пластмассовую, стеклянную) пластину и выравнивают поверхность образца возвратно-поступательными прямолинейными движениями. При каждой замене шлифбумаги (от грубой до мелкозернистой) образец поворачивают на 90 градусов. Новые менее глубокие риски будут наноситься поперек предыдущих, что повышает качество обработки. После шлифования шлиф промывают водой или удаляют оставшиеся абразивные частицы воздухом. Затем полируют шлифованную плоскость электрохимическим, химико- механическим или механическим способом. В последнем случае - на станке с вращающимся диском, на котором натянут полировальный материал (бархат, фетр, сукно) с нанесённым полирующим материалом (алмазная паста с микропорошком или паста ГОИ ). При достижении зеркального блеска полирование прекращают и промывают шлиф водой, а если он быстро окисляется, то дополнительно - спиртом и просушивают фильтровальной бумагой или сжатым воздухом. Тщательно подготовленный микрошлиф не 3 имеет царапин, рисок, вырывов частиц при наблюдении под микроскопом. Недостаток механической обработки - образование наклёпанного поверхностного слоя глубиной, превышающей размер абразивных частиц враз. Изучение микроструктуры. Травление шлифа Рекомендуется начинать изучение микроструктуры на нетравленном- полированном шлифе. Под микроскопом он имеет вид светлого круга, часто с небольшими тёмными участками (серого, жёлтого, чёрного цвета. Эти участки представляют собой оксиды (точечные и строчечные, силикаты, сульфиды, нитриды (неметаллические включения кроме них могут проявляться структурные составляющие сплава (например, графитные фазы в чугунах, дефекты структуры шлаковые включения, микропоры (их края при перемещении шлифа вверх-вниз, те. отклонении от фокусного расстояния, смещаются ). Для травления сталей и чугунов применяют 1-5 % раствор азотной кислоты в этиловом (метиловом) спирте. Микрошлиф полированной поверхностью погружают в растворили тампоном наносят раствор на указанную поверхность. Выдержка - от нескольких секунд до минуты. Поверхность должна стать светло-матовой, если она очень тёмная, то шлиф снова полируют и травят. Затем образец промывают водой (спиртом) и просушивают фильтровальной бумагой. Под микроскопом на микрошлифе будут отчётливо видны зёрна. Даже однородные зёрна чистого металла или твёрдого раствора на поверхности микрошлифа из-за неодинаковости кристаллографических плоскостей , и следовательно, из-за неодинаковой травимости будут по разному отражать световые лучи и различаться (рис. 1). 4 Рис 1. Микроструктура хромоникелевой нержавеющей стали (травление царской водкой зерна аустенита. х 500 По границам зёрен сосредоточены примеси, травимость их повышена и это усиливает контрастность изображения. В многофазных сплавах на шлифе образуется рельеф и возникает теневая картина (рис. 2). Рис. Схема отражения лучей отполированной и протравленной поверхности микрошлифа 4. Металлографический микроскоп МИМ Микроскоп (рис) состоит из трёх главных систем механической, оптической и осветительной. В механическую систему входят корпус, макровинт, предметный столики другие детали. 5 Рис. 3 Общий вид микроскопа МИМ — основание 2 — корпус 3 — фотокамера 4 — микрометрический винт 5 — визуальный тубус с окуляром 6— предметный столик 7— винты перемещения столика 8— макрометрический винт 9— осветитель 10— рамка с матовым стеклом Оптическая система включает (рис. 4) объектив и окуляра также вспомогательные элементы призму, линзу, зеркала. Осветительная система электролампа (17 В, линзы, светофильтры, диафрагмы. Назначение этой системы- получение достаточно мощного и тонкого луча света за счет линз и диафрагм. Отраженный от микрошлифа луч несет информацию о микроструктуре. Соответствующее изображение увеличивается объективом, а затем окуляром. Общее увеличение микроскопа равно произведению увеличения объектива и окуляра и составляет для МИМ от 60 до 1440 раз. Изучение шлифа позволяет выявить много особенностей микроструктуры. Можно измерить с помощью окуляра- микрометра (окуляра со шкалой- линейкой) размеры зерна, дефектов строения. Для равновесной структуры характерна полиэдрическая (многогранная) форма зёрен, пластически деформированный металл имеет вытянутые зерна и даже волокнистое строение, а влитой структуре имеются дендриты (рис. 5). 6 Оптическая схемами кр ос копа МИМ 1 5 1 6 2 0 1 8 1 9 1 - низко вольт на ялам паси стема линз коллектора, 1 9 - зеркало- светофильтра пер тур наяд и а фра гм али н за- фото затвор- полевая диафрагма- призма- стеклянная отражательная пластина- объектив- ми кр о шлиф- окуляр- фото окуляр- матовое стекло Рис. 4. Оптическая схема микроскопа МИМ. 7 Рис. Макростроение слитка (поперечный разрез) низкоуглеродистой стали (0,1 % С, 4 % Si) При перегреве металла зерна укрупняются, а механические свойства ухудшаются. Многофазные сплавы могут иметь сложную структуру. (рис. 3,7,10 лаб.раб 7). Работая с микрошлифом можно оценить доли структурных составляющих в сплаве, примерное содержание углерода в сталях и т.д. Работа с микроскопом. Шлиф устанавливают обработанной поверхностью на предметный столик, убедившись, что луч попадает в отверстие столика. Затем, передвигая шлиф со столиком макрометрическим винтом, наводят его на фокус и стопорят винт. Точное фокусирование достигается микрометрическим винтом. Столик можно передвигать в двух направлениях в горизонтальной плоскости с помощью специальных винтов и просматривать при этом микроструктуру, не изменяя фокусного расстояния. При фотографировании структуры тубус с окуляром и зеркалом выдвигают из корпуса микроскопа. Тогда световой луч проходит через сменный фотоокуляр и отражается от зеркала на матовое стекло или фотопластинку. Экспонирование осуществляют с помощью фотозатвора. 8 Форма отчета Практическая работа №3 Микроанализ металлов и сплавов 1. Понятие о микро-, макро- и тонком анализе вещества и соответствующих средствах исследования. 2. Технология приготовления микрошлифа. 3. Рисунки микроструктур полированной и травлёной. 4. Краткие сведения об изученных структурах. 5. Оптическая схема микроскопа. |