Задание по работе. 1 Ознакомиться с основным принципом действия и устройством стилоскопа

1 Ознакомиться с основным принципом действия и устройством стилоскопа. Кратко изложить сущность визуального метода. Описать основные части стилоскопа.

2 Ознакомиться с полным спектром железа и для приобретения навыков отыскания нужных линий спектра построить дисперсионную кривую зависимости длины волны (приведенной на спектре железа) от угла поворота призмы (по положению отсчетного барабана).

3 Провести качественный и полуколичественный анализ того или иного элемента в стали или сплаве. Зарисовать группу линий, по которой производили анализ образца, и привести результаты исследований.

Лабораторная работа № 3. М акроскопический метод исследования металлов и сплавов

Цель работы: ознакомление с методикой проведения макроскопического анализа; изучение поверхностей деталей, изломов, макрошлифов; выявление макродефектов и причин разрушения металлов; приобретение навыков зарисовки макроструктур.

Изучение строения металлов и сплавов невооруженным глазом, а также при помощи лупы или бинокулярного микроскопа при увеличениях до 30 раз носит название макроскопического метода исследования или макроанализа.

Строение металлов, изучаемое при помощи макроанализа, называется макроструктурой. Макроскопическому исследованию могут подвергаться различные объекты: поверхности неразрушенных изделий (отливки, поковки); изломы изделий; макрошлифы нетравленые или с выявленной специальными методами структурой.

Микроанализ дает представление об общем строении металла, позволяет оценить его качество после различных видов обработки: литья, обработки давлением и пр. С помощью макроанализа можно определить:

─ различные поверх­ностные дефекты заготовок;

─ вид излома ─ вязкий, хрупкий, нафталинистый, усталост­ный и др.

─ нарушения сплошности металла ─ усадочная рыхлость, центральная пористость, свищи, дефекты сварки (непровары, газовые пузыри) и др.;

─ дендритное строение, зону транскристаллизации, размеры и ориентацию зерен в литом металле;

─ химическую неоднородность литого металла (ликвацию) и присутствие в нем грубых инородных включений;

─ волокнистую структуру деформированного металла;

─ структурную или химическую неоднородность металла, созданную термической или химико-термической обработкой и др.

Макроанализ излома металла. Излом может быть различным по форме, виду и способности к отражению света. По виду излома устанавливают характер и причины разрушения изделия, неоднородность структуры, обусловленную термичес­кой и химико-термической обработкой (толщину цементованного, закален­ного, обезуглероженного слоя) и другие особенности строения.

Хрупкий излом имеет кристаллическое строение. В нем обычно можно видеть форму и размер зёрен металла. Такой излом проходит или по границам зёрен (межкристаллический) или по зернам (транскристаллический) (рисунок 3.1). Его разновидностями являются нафталинистый, камневидный. Вязкий излом имеет волокнистое строение. Из-за значительной степени пластической деформации форма и размеры зёрен не различаются.

Рисунок 3.1 – Нафталинистый излом Рисунок 3.2 – Камневидный излом

Усталостный излом имеет две зоны разрушения: усталостную с мелко-зернистым, фарфоровидным, часто ступенчато-слоистым строением, иногда с отдельными участками блестящей гладкой поверхности и зону обычного вязкого или хрупкого разрушения (см. образец 3).

В некоторых случаях излом бывает смешанный - кристаллический на одних участках и волокнистый на других.

Макроанализ шлифов. Образцы (темплеты) для макроанализа вырезают из наиболее харак­терных участков заготовок. Например, при исследовании разрушенных изделий макрошлиф должен выявлять те дефекты, кото­рые предположительно явились причиной разрушения. При контроле качест­ва слитков и др. видов металлопродукции места отбора проб указываются в специальных стандартах.

Направление вырезки образцов выбирается в зависимости от целей анализа. При изучении строения слитка обязательны продольный осевой разрез. Макроструктуру катаных заготовок, как правило, изучают в поперечном сечении, кованых - в поперечном или продольном сечениях и т. д.

Для отбора проб пригодны все способы, но, не вызывающие изменения структуры. Последующая обработка образцов заключается в шлифовании их с охлаждением на станках или с помощью тонкой шлифовальной бумаги. Со шлифованной поверхности удаляются следы грязи, масла и т. д. Ряд дефектов макроструктуры уже могут быть рассмотрены на подготовленном таким образом макрошлифе, но в большинстве случаев требуются дополнитель­ные меры для их выявления. Они делятся на три основные группы:

1 Метод глубокого травления, позволяющий выявить трещины различного типа, обезуглероженный или цементованный слой, дендритную структуру и т. д.

2 Метод поверхностного травления, позволяющий выявить отдельные детали структуры (размеры зерна, направление роста кристаллов, неодно­родность структуры), макроструктуры сварного шва и др.

В состав реактивов входят различные кислоты, соли и др. вещества. Наиболее простые составы реактивов: 10 – 25–процентный водный раствор азотной кислоты, 50–процентный водный раствор соляной кислоты и др. Время воздействия реактива на поверхность шлифа колеблется от 0,5– 1,0 мин до 2,0 ч.

3. Метод отпечатков, позволяющий получить изображение макроструктуры на фотобумаге, фотопленке или материи. При этом материал с нанесённым на него реактивом прижимается к поверхности шлифа, реактив реагирует с определенными структурными составляющими, в результате чего происходит характерное окрашивание определенных участков. Этим методом определяют в сталях количество, размер и форму зернистых включений, распределение оксидных включений, фосфора.