Определение размера зерна металлов и сплавов

Измерить размер какого-либо микроскопического объекта, например, зерна металла, можно с помощью окуляра-микрометра, т.е. окуляра, в который вставлена пластинка с линейкой. Сначала необходимо определить цену деления окуляра-микрометра при выбранном объективе. На предметный столик кладут объект-микрометр (тонкая пластинка, каждое из 100 делений шкалы которой соответствует 10^-5 м.). После фокусирования совмещают обе шкалы в положении, показанном на рисунке 3 (поворачивая окуляр и вращая винты предметного столика). Затем определяют, сколько делений шкалы объекта-микрометра совпадает с делениями шкалы окуляра микрометра. При этом необходимо принимать во внимание всю окулярную шкалу.

 

Рисунок 3 – Схема определения цены деления окуляра:

а – шкала объекта-микрометра; б – шкала окуляра микрометра

 

Например, при данном объективе 100 делений объекта-микрометра совпадает с 61 делением окуляра-микрометра. Цену деления шкалы окуляра-микрометра (м) определяется по формуле:

Ц _{о к} = Ц _{o б} × А / B ,

где Ц_oб – цена деления объекта-микрометра (0,01 мм);

А – число совмещенных делений объекта-микрометра;

В – число совмещенных делений окуляра-микрометра.

Подставив числовые значения, получаем:

Ц_ок=0,01–10 ^-3 100/61 = 1,64×10 ^-5 м.

Зная цену деления и длину всей линейки окуляра-микрометра, при данном увеличении можно измерить размер любого микрообъекта (зерна, диффузионного слоя, длины графитного включения).

Размер зерна – средний размер случайных сечений зерен в плоскости микрошлифа – определяют в соответствии с ГОСТ 6539-82 (СТ СЭВ 1959-79) следующими методами:

1) визуального сравнения с эталонными шкалами;

2) подсчета числа пересечений границ зерен отрезками шкалы;

3) подсчета количества зерен, приходящихся на единицу площади поверхности;

4) измерения длин хорд.

Сущность второго метода состоит в подсчете числа зерен, пересеченных серией отрезков шкалы разной длины, и в определении среднего условного диаметра, т.е. частного от деления, суммы длин всех отрезков на число пересеченных зерен.

Размер зерна методом 2 определяют следующим образом

Подобрав такое увеличение, чтобы на исследуемой поверхности было не менее 50 зерен, а линейка окуляра-микрометра пересекала не менее 10 зерен (зерна на концах линейки, не пересеченные целиком, принимают за одно), подсчитывают число пересеченных линейкой зерен. Проведя расчет для двух взаимно перпендикулярных отрезков, повторяют его не менее, чем для пяти характерных мест шлифа. Разделив суммарную длину всех отрезков на число пересечений (зерен), получают средний условный диаметр зерна и по ГОСТ 5639-82 определяют номер зерна.

Удобно определять размер зерна с использованием монограммы (рис. 4), по которой можно установить зависимость между средним размером зерна (мкм), числом зерен на 1 мм² площади шлифа и номером зерна.

Например, при среднем диаметре зерна 45 мкм на площади 1 мм² находится 500 зерен, соответствующих номеру 6.

Размер зерна можно определить также методом площадей, когда подсчитывают число зерен, приходящихся на единицу площади поверхности шлифа.

Весьма эффективно для получения количественных характеристик структуры (размер зерна, число фаз и их распределение в металле по величине и форме) использование автоматических анализа-

торов структуры "Квантимет".

 

Рисунок 4 – Монограмма зависимости между средним размером зерна (мкм), числом зерен на 1 мм² площади шлифа и номером зерна

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Приготовить микрошлиф.

2. Изучить, описать и зарисовать структуру шлифа до травления.

3. Произвести химическое травление микрошлифа.

4. Изучить, описать и зарисовать его структуру после травления.

5. Определить цену деления окуляра-микрометра.

6. Определить размер зерна по микрошлифу одним из методов, предложенных преподавателем.

7. Заполнить форму для определения номера зерна.

 

Форма для определения номера зерна

№ п/п	Длина отрезка на линейке окуляра-микрометра	Количество зерен	Средний условный диаметр зерна	Номер зерна

 

 

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Описание и эскиз структуры микрошлифа до травления.

4. Описание и эскиз структуры шлифа после травления.

5. Описание определения цены деления окуляра-микрометра.

6. Описание определения размера зерна по микрошлифу методом, предложенным преподавателем.

7. Форма для определения номера зерна.

8. Выводы.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое микроанализ? Микроструктура?

2. Что позволяет исследовать микроанализ?

3. Как по микроструктуре можно судить о свойствах сплавов?

4. Что такое микрошлиф? Порядок его изготовления.

5. Приведите примеры реактивов для травления сталей, чугунов и цветных металлов.

6. Как определяется цена деления шкалы окуляра-микрометра?

7. Какие методы определения размера зерна Вы знаете?

8. В чем заключается сущность метода определения номера зерен путем подсчета числа пересечений границ зерен отрезками шкалы?