ПРИГОТОВЛЕНИЕ МИКРОШЛИФА

Саратовский государственный технический университет

Имени Гагарина Ю.А.

Изучение строения металлов
и сплавов методом металлографического анализа

Методические указания к лабораторной работе
для студентов всех специальностей всех форм обучения

                                                                       Одобрено

                                                   редакционно-издательским советом

                                                      Саратовского государственного

                                                         технического университета

Саратов 2019

Цель работы: изучить методику приготовления микро- и макрошлифа, оптическую схему и устройство микроскопа МИМ-7. Провести исследование структуры материалов на приготовленных макро- и микрошлифах.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Существует множество различных методов исследования свойств металлов и их сплавов. Широкое применение нашли структурные методы изучения металлов, особенно методы микроскопического анализа. Их основное преимущество заключается в том, что между структурой металла и его свойствами существует связь, по которой можно судить о надежности работы деталей машин и конструкций.

Внутреннее строение металлов и сплавов изучается рентгеноструктурным и металлографическим методами. При изучении строения металлов различают макроструктуру – строение металла, видимое невооруженным глазом, и микроструктуру – строение металла, определяемое металлографическими методами.

М е т а л л о г р а ф и ч е с к и й а н а л и з подразделяется на макроскопический (макроанализ) и микроскопический (микроанализ).  

М а к р о а н а л и з заключается в определения строения металла невооруженным глазом или через лупу при небольших увеличениях (до 30 раз).             

Строение металлов и сплавов, определяемое таким методом, называется м а к р о с т р у к т у р о й. Макроструктуру можно изучать непосредственно, на поверхности отливки, поковки, детали или по излому. Чаще всего макроструктура изучается на макрошлифах.

М а к р о ш л и ф о м называется специально подготовленная к исследованию часть детали, поковки, отливки и т.д. Размеры макрошлифа определяются размерами исследуемой детали.

Если макрошлиф изготовлен в поперечном сечении детали, то его называют  т е м п л е т о м.

Методом макроанализа определяют:

1) вид излома – вязкий, хрупкий, нафталинистый (в стали), камневидный (в стали), изломы усталости (рис.1, а,б,в);

2) нарушение сплошности металла – усадочная рыхлость, центральная пористость, подкорковые пузыри, трещины, возникшие при обработке давлением и термической обработке, флокены в стали, дефекты сварки, газовые пузыри, которые образуются при выделении газов в процессе кристаллизация металлов и др.;

3) дендритное строение – кристаллы, образующиеся в процессе затвердевания металла, могут иметь различную форму в зависимости от скорости охлаждения, характера и количества примесей. Чаще в процессе кристаллизации образуются разветвленные, или древовидные кристаллы, получившие название дендритов (рис.2, а);.

4) химическую неоднородность литого металла (ликвацию), которая образуется при замедленной скорости охлаждения, из-за плохой взаимной растворимости элементов в стали, что вызывает неоднородность свойств различных частей слитков и отливок;

5) выявление волокнистости стали. Для деталей, работающих при динамических нагрузках и высоких напряжениях (шатуны, коленчатые валы, клапаны, арматура), желательно, чтобы направление волокон и действия максимальных усилий совпадали (рис. 2, б) и др.

              а                                   б                                     в

Рис.1. Фрактограммы изломов сталей: а) вязкий излом стали 75Г;

б) ручьистый излом стали 09Г2; в) излом межзеренного разрушения стали 75Г

                                         а                                   б

Рис.2. Строение материала, образующееся в процессе затвердевания материалов:

а) дендритное строение – кристаллы; б) выявление волокнистости в материалах

М и к р о а н а л и з заключается в изучении строения металлов и сплавов с помощью металлографического микроскопа при увеличении в  50 − 2000 раз.

Микроанализом определяют:

1) форму и размер кристаллических зерен, из которых состоит металл или сплав;

2) изменение внутреннего строения сплава, происходящего под влиянием различных режимов термической или химико-термической обработки;

3) микропороки металла – микротрещины, раковины и т.п.;

4) неметаллические включения – сульфиды, оксиды и др.,                          в зависимости от химического состава сплава;

5) химический состав некоторых структурных составляющих по их характерной форме и характерному окрашиванию специальными реактивами.

Образец, поверхность которого подготовлена для микроанализа, называется микрошлифом.

Образец вырезают из рабочей части детали (например, зуб шестерни), вблизи места разрушения и в отдалении от него, для того, чтобы можно было определить наличие каких-либо отклонений в строении металла.

Рекомендуемые размеры образца равны 10×10×15 мм, чтобы обеспечить удобство выполнения последующих операций, таких как шлифование и полирование.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ МИКРОШЛИФА