Лабораторная работа №3. Методы исследования металлов и сплавов с помощью оп-

МИКРОСТРУКТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

(МИКРОАНАЛИЗ)

Методы исследования металлов и сплавов с помощью оп-

тических микроскопов позволяют наблюдать структуру специально подготовленных образцов (микрошлифов) при увеличениях от 30¸50 до 1500¸1800.

Цель микроанализа - определение микроструктуры и фазового состава сталей и сплавов, оценки количества, размеров, формы и характера распределения различных фаз. Микроанализ позволяет установить связь химического состава, условий производства и обработки сплава с его микроструктурой и свойствами.

Приготовление микрошлифов

Процесс приготовления металлографических шлифов включает следующие основные операции:

1) вырезка образца и подготовка поверхности;

2) шлифование механическое;

3) полирование механическое;

4) травление или электролитическое полирование. (При изучении неметаллических включений в сталях под микроскопом исследуют нетравленую поверхность шлифа.)

Указанные операции не должны сопровождаться деформацией (допускается только очень тонкий деформированный слой). На поверхности шлифа не должно быть царапин, рисок, ямок и загрязнений.

Вырезку образцов из деталей производят в основном на отрезных станках с абразивными кругами-досками. Получение плоской поверхности образцов достигается путем токарной обработки, фрезерования, шлифования или опиливания. После получения плоской поверхности образец шлифуют бумажной шлифовальной шкуркой нескольких номеров с последовательно уменьшающейся зернистостью. Во время шлифования на каждой шкурке необходимо сохранять одно и то же положение образца; при этом все риски на его поверхности будут параллельны. При переходе к шкурке следующего номера направление шлифования изменяют на 90° и проводят его до полного удаления всех рисок от предыдущей операции.

Полирование применяется для удаления мелких рисок, оставшихся после шлифования, и получения зеркальной поверхности микрошлифа. Известны следующие методы полирования: механический, электролитический и химико-механический.

Механическое полирование наиболее рационально проводить с помощью алмазных паст, наносимых на специальную ткань или на ватманскую бумагу.

Электролитическое полирование основано на анодном растворении металла, и проводится оно после механического

шлифования. Основное преимущество данного метода - отсутствие деформированного слоя на поверхности шлифа.

Химико-механическое полирование производят полировальным кругом, на который вместе с абразивом наносят химические вещества, ускоряющие процесс полирования.

Для изучения микроструктуры металлов и сплавов шлифы после шлифования и полирования подвергаются травлению химическими реактивами, различающимися по своему воздействию на поверхность данного металла или сплава. В соответствующих справочниках приведены наиболее широко распространенные реактивы - растворы кислот, солей и щелочей, вызывающие избирательное растворение металлических или других фаз, зерен, а также их пограничных участков вследствие различия физико-химических свойств указанных элементов структуры. В результате такого избирательного травления на поверхности микрошлифа формируется микрорельеф. Поэтому при наблюдении в микроскоп сильнее растворившиеся элементы структуры из-за тени и более низкого коэффициента отражения представляются более темными, а нерастворившиеся или слаборастворившиеся - более светлыми.

Основные системы оптического микроскопа.

Все металлографические микроскопы (оптические) позволяют изучать непрозрачные тела в отраженном свете.

Микроскоп включает в себя следующие основные узлы:

оптическую систему, осветительную систему с фотографической аппаратурой и механическую систему.