ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ. ПТМ-013 Галиев Роман ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ МЕТАЛЛОВ И СПЛА. 1. Сущность и назначение микроструктурного анализа
 Скачать 0.52 Mb.
|
|
1.-Сущность и назначение микроструктурного анализа. С помощью микроструктурного анализа дается оценка металла в состоянии поставки, выявляется присутствие вредных и легкоплавких включений, проверяется качество различных методов термической и химико-термической обработки, устанавливается связь между структурой и показателями прочности, пластичности и износостойкости металлов и сплавов и т. д. 2.-Типы и особенности микроскопов, применяемых при металлографических исследованиях. По типу метода исследования различают металлографические микроскопы: прямые: конструкции данного вида имеют высокую оптическую мощность, возможность наблюдения объекта под любым углом; инвертированные системы: отличаются высоким разрешением, и более приемлемой ценой по сравнению с прямыми устройствами; инспекционные: применяют для исследований микроэлектроники. 3.-Принцип действия металлографического микроскопа. В микроскопе реализована оптическая схема, позволяющая изучать объект в отраженном свете, характерная для металлографических микроскопов. Луч от источника света, отражаясь от поверхности микрошлифа, через объектив попадает на окуляр. Питание лампы источника света осуществляется от источника питания. 4.-Основные конструктивные элементы оптической системы металлографического микроскопа. Микроскоп состоит из штатива 1, внутри которого смонтированы механизмы грубого перемещения тубуса 6 и микрометрической фокусировки. Рукоятки грубой и микрометрической фокусировки располагаются с правой стороны микроскопа (не видны на рисунке) и находятся на одной оси. В верхней части штатива расположена направляющая типа «ласточкин хвост» для установки предметного столика 2. Столик 2 с помощью рукояток может перемещаться в горизонтальной плоскости в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Исследуемый материал закрепляется на предметном столике пружинными клеммами 3. Тубус 6 устанавливается на направляющие штатива 1 и закрепляется винтом. В верхней части тубуса расположено гнездо для установки револьвера 5 с объективами 4. На револьвере установлено четыре объектива с различным фокусным расстоянием (25, 16, 6,3, 4,0 мм). Переключать объективы можно только вращением револьвера 5 за накатку. Также на тубусе закрепляется бинокулярная насадка 8. В бинокулярную насадку устанавливаются окуляры 7.  5.-Основные требования к поверхности металла при микроисследовании. При микроисследовании не должно быть микротрещин и структурных составляющих, которые могут снизить пластичность и вязкость металла. Требования к микроструктуре при необходимости должны быть уставлены инструкцией по сварке. 6.-Назначение микрошлифа и технология его изготовления. Микрошлифом называют небольшой образец металла, имеющий поверхность, подготовленную для микроанализа. Этапы: приготовление шлифов, травление шлифов, исследование шлифов с использованием микроскопа. Этот металлический образец вырезают из детали, подлежащей исследованию. Затем механической обработкой добиваются получения плоской поверхности, которую подвергают шлифованию шлифшкурками с различными номерами зернистости. Шлифование производится только в одном направлении. При переходе на шкурку другого номера (т.е. более мелкозернистую) обработку производят в направлении, перпендикулярном к рискам, оставшимся после шлифования на предыдущей шкурке, до полного их исчезновения (т.е. шлиф нужно поворачивать на 90°). После шлифования микрошлифы обязательно промывают предварительно в мыльном водном растворе и окончательно в чистой теплой либо проточной холодной воде. Полирование осуществляют на полировальном круге, обтянутом тонким сукном, фетром, бархатом или другим материалом. В качестве абразивных частичек применяются суспензии различных окислов металлов (Al2O3, Fe2O3, Cr2O3 и др.), алмазные пасти и суспензии. Полирование считается законченным, если со шлифа удалены все риски и он имеет зеркальную поверхность. Готовый полированный шлиф последовательно тщательно промывают водой, спиртом и сушат при помощи фильтровальной бумаги. 2. Травление шлифов Хорошо отполированный микрошлиф под микроскопом имеет светлую блестящую поверхность. В виде темных участков на нем могут наблюдаться только неметаллические включения (графит, сульфиды, окислы и т.д.). Для выявления микроструктуры шлиф травят. В зависимости от химического состава шлифа, способа обработки, а также целей исследования применяют различные реактивы. Чаще всего используются слабые спиртовые или водные растворы кислот или щелочей, а также смеси различных кислот. При травлении микрошлиф погружают в реактив на определенное время (от 1 до 40 с и более в зависимости от исследуемого материала), немедленно промывают его водой и окончательно спиртом, просушивают фильтровальной бумагой и просматривают под микроскопом. Если структура выявлена слабо, шлиф травят дополнительно. Если структура слишком затемнена, его необходимо переполировать и травить с меньшей выдержкой. После травления чистого металла или однофазного сплава можно определить форму и размер зерна вследствие неодинакового травления пограничных участков и остальной части. Световые лучи, направленные на микрошлиф, отразятся от зерен под различными углами, на участке стыков зерен возникает значительное рассеяние и отраженные лучи не попадают в поле зрения (рис. 6, а). Поэтому по границам зерен возникнут темные линии, которые и воспроизведут картину действительных стыков между зернами (рис. 6, б). 7.-Что называется сплавом? Основные типы сплавов двойных систем. Сплав — макроскопически однородный металлический материал, состоящий из смеси двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов.  8.-Назначение диаграмм состояний сплавов. Диаграммы состояния сплавов дают наглядное представление о протекающих в сплавах превращениях в зависимости от их химического состава и температуры. При построении диаграмм состояния сплавов на оси абсцисс указывают химический состав или концентрацию сплава в процентах. 9.-Сплавы I типа и их особенности. Они имеют следующие особенности: - обладают неограниченной взаимной растворимостью в жидком состоянии, т.е. смешиваются друг с другом в любых отношениях, образуя при этом однородный жидкий раствор; - в процессе кристаллизации исходные компоненты выпадают в виде самостоятельных включений, образуя механическую смесь. 10.-Что называется эвтектикой? Ее особенности. Эвтектикой называется механическая смесь двух фаз, образующаяся в сплаве строго определенного химического состава при определенной температуре затвердевания, являющейся низшей из всех температур затвердевания сплавов данной системы. Сплав, обладающий данными особенностями, называется эвтектическим. 11.-Особенности кристаллизации доэвтектических сплавов I типа. После окончательного затвердевания доэвтектические сплавы будут иметь две фазы Pb и Sb, а их структура будет состоять из кристаллов свинца и эвтектики. 12.-Особенности кристаллизации заэвтектических сплавов I типа. Избыточной фазой в заэвтектических сплавах будет не свинец, а сурьма 13.-Причины возникновения ликвации I рода и способы борьбы с ней. Ликвация возникает в результате того, что сплавы, в отличие от чистых металлов, кристаллизуются не при одной температуре, а в интервале температур. При этом состав кристаллов, образующихся в начале затвердевания, может существенно отличаться от состава последних порций кристаллизующегося маточного раствора. Чем шире температурный интервал кристаллизации сплава, тем большее развитие получает ликвация, причём наибольшую склонность к ней проявляют те компоненты сплава, которые наиболее сильно влияют на ширину интервала кристаллизации (для стали, например, сера, кислород, фосфор, углерод). Ликвация оказывает, как правило, вредное влияние на качество металла, т. к. приводит к неравномерности его свойств. 14.-Сплавы II типа и их особенности. Сплавы, компоненты которых образуют твердые растворы с неограниченной растворимостью, относятся к сплавам II рода. Их диаграммы состояний характеризуют системы, компоненты которых полностью растворяются друг в друге как в жидком, так и в твердом состоянии. В соответствии с этой диаграммой затвердевают и плавятся такие системы, как Fe-Ni, Cu-Au, Cu-Ni и др. После затвердевания эти сплавы имеют структуру твердого раствора. 15.-Как протекает кристаллизация в сплавах II типа? В процессе кристаллизации сплава концентрации образующегося твердого раствора и остающейся жидкости непрерывно меняются. Так, в точке m выпадают кристаллы твердого раствора концентрации точки m1, в точке р - концентрации р1. Таким образом, в интервале температур между точками m и р состав твердого раствора меняется по участку линии солидус m1p1. Состав жидкой фазы рассматриваемого сплава меняется по участку линии ликвидус mp2. Следовательно, в интервале между линиями ликвидус и солидус состав образующегося твердого раствора меняется по линии солидус, а остающейся жидкости - по линии ликвидус. В результате кристаллизации оси образующихся кристаллов твердого раствора будут иметь один, а пространства между ними - другой, резко отличающийся состав.  16. Причины возникновения ликвации II рода. Способы борьбы с ней. Дендритная ликвация может быть устранена посредством диффузионного отжига. С этой целью сплав нагревают до температуры, лежащей ниже линии солидус на 50...100 °С. Вследствие протекающей диффузии химический состав кристалла выравнивается. Такой сплав будет обладать одинаковыми свойствами по всему объему. |