производство и поставка оборудования для механических испытаний, неразрушающего контроля, химического анализа и визуального контроля, диагностического оборудования, приборов визуального контроля, систем контроля доступа персонала, элементов систем умного производства. Испытательная лаборатория. Сервисный центр

Глава 3.1. Методы изучения структуры металла

Макроскопический анализ (макроанализ) заключается в изучении строения металла невооруженным глазом или при небольших увеличениях (до 30 раз). Это позволяет одновременно наблюдать большую поверхность изделия в отличие от микроанализа, выполняемого при больших увеличениях. Макроанализ не позволяет определить все особенности строения. Его часто используют предварительно с целью выбрать те участки детали, которые следует подробно изучать с помощью более тонких методов.

Наиболее типичные задачи макроанализа: изучение видов излома (различают вязкий, хрупкий и другие виды излома); нарушения сплошности металла (наличие трещин, дефектов сварки, пористости и др.); строения слитка; волокнистой структуры металла, что позволяет судить о технологии изготовления детали (сварная, штампованная, полученная обработкой резанием); ликвации, т.е. химической неоднородности металла.

Остановимся подробнее на определении ликвации серы в стали методом фотоотпечатка, который выполняется на специально подготовленном объекте, называемом макрошлифом. Поверхность макрошлифа обрабатывают мелкой шкуркой и очищают ватным тампоном, смоченным в спирте. К поверхности плотно прижимают засвеченную фотобумагу, смоченную 5%-ным раствором серной кислоты, и выдерживают 3... 15 мин.

Сера в стали присутствует в виде сульфидов — FeS или MnS, которые реагируют с серной кислотой: FeS + H2S04 → FeSO2 + H2S↑.

Сероводород, выделяющийся непосредственно в местах расположения сульфидов, реагирует с бромистым серебром фотобумаги: H2S + 2AgBr → 2HBr + Ag2S.

Сернистое серебро (Ag2S) имеет темный цвет, поэтому на фотобумаге появляются темные участки, являющиеся отпечатками сульфидов.

Этот анализ позволяет сделать ряд выводов. Так, по макрошлифу сварного соединения (рис. 3.1) можно сделать следующие заключения: убедиться, что деталь сварная; установить, что наваренный участок изготовлен из стали с меньшим содержанием серы — он светлее; по расположению волокон (это вытянутые при прокате сульфиды) определить, что деталь получена пластической деформацией — методом гибки; кроме того, выявить трещину.

Рис. 3.1. Макрошлиф сварного соединения

Микроскопический анализ (микроанализ) выполняется при больших увеличениях на металлографическом микроскопе (металломикроскопе), схема которого представлена на рис. 3.2. Металлы непрозрачны, поэтому изучение структуры производится в отраженном свете. Исследования выполняют на специальном объекте — микрошлифе. Исследуемая поверхность микрошлифа должна иметь очень малую шероховатость поверхности — быть зеркальной, чтобы получалось правильное отражение.

Рис. 3.2. Схема металлографического микроскопа

1 — микрошлиф; 2 — предметный столик; 3 — микрометрический винт (грубая наводка); 4 — окуляр; 5 — микрометрический винт (тонкая наводка); 6 — отражательная линза; 7 — источник света; 8 — объектив

Рис. 3.3. Схема отражения лучей от протравленного микрошлифа:

↓ — падающий луч света; ↑ — луч света, отраженный от тела зерна; ← → — лучи света, отраженные от границ зерен.

Рис. 3.4. Микроструктура заэвтектического сплава системы Pb— Sb (светлые зерна — кристаллы сурьмы; темный фон — эвтектика)

Для изготовления микрошлифа на объекте исследования следует обработать плоскую поверхность. Ее подготавливают непосредственно на деталях малых размеров, а из больших деталей вырезают специальный образец. Зеркальной поверхности добиваются путем обработки абразивной шкуркой нескольких номеров, переходя от более грубой к более тонкой, и последующим полированием абразивными или алмазными ластами.

Для выявления структуры применяют травление шлифа растворами кислот или щелочей. При этом выявляется зерно стали. Это объясняется тем, что на поверхность шлифа зерна выходят разными кристаллографическими направлениями и вследствие анизотропии (см. гл. 2) протравляются на разную глубину (рис. 3.3) и по-разному отражают свет. Таким образом можно определить разные фазы сплава, так как их свойства также неодинаковы и травление происходит на разную глубину (рис. 3.4).

В поле зрения микроскопа наиболее темными выглядят границы зерен, потому что они протравляются наиболее сильно из-за скопления дефектов, поэтому отражение от границ рассеивается, а не попадает в окуляр микроскопа и глаз наблюдателя.

Оптические микроскопы позволяют получить увеличение до 1 500 раз и изучать структурные составляющие размерами 2 мкм и более, что связано с длиной волны света.

Увеличение микроскопа равно произведению увеличений объектива и окуляра (они выгравированы на них). Увеличение обозначают следующим образом: 200х.

Значительно большее увеличение имеют электронные микроскопы — свыше 100 тыс. раз, при их использовании возможно разрешение объектов размером до 107 см (например, структурных составляющих).

С 2011 года научно-производственное предприятие «УКРИНТЕХ» успешно работает и развивается в области контроля качества материалов и изделий.

Контакты

ООО НПП "Укринтех":
г. Харьков, ул.Ковтуна, д.50, корпус "А-5"

Для почты:
а/я 2304, Харьков-1, 61001, Украина

ООО НПП "Укринтех"
+38 (050) 499-09-89; +38 (067) 560-89-39
+38 (067) 575-45-10; +38 (057) 768-09-02

"ЦНИ Лаборатория"
+38 (098) 262-48-92

Компания

Производство и поставка
испытательного оборудования, оборудования для металлографии, приборов НК и др.

Сервисный центр
Ремонт, сервисное обслуживание и модернизация оборудования.

Центр независимых исследований
Аккредитованная испытательная лаборатория.