Краткое описание металлографического микроскопа

 

Металлографические микроскопы в вертикальном или горизонтальном исполнении (МИМ-7, МИМ-8, ММУ3 и др.) работают на принципе отражения светового луча от исследуемой поверхности. Все они состоят из трех систем.

Оптическая система. Она включает объектив, окуляр и ряд вспомогательных оптических элементов (призмы, зеркала и др), основное назначение которых – изменять ход светового луча. Объектив – это система линз в оправке, обращенная к исследуемому объекту (микрошлифу). Объективы – сменные, они могут увеличивать изображение от 9 до 95 раз. Окуляр представляет собой систему линз в оправке, обращенную к глазу наблюдателя. Окуляры увеличивают изображение от 7 до 20 раз. Общее линейное увеличение микроскопа можно принять равным произведению увеличений объектива и окуляра. Для определения увеличения микроскопа пользуются специальными таблицами, прилагаемыми к приборам.

Осветительная система. Источником освещения является лампа накаливания, которая питается от сети переменного тока через понижающий трансформатор.

Механическая система. В механическую систему входят корпус, предметный столик, способный перемещаться в двух перпендикулярных направлениях в горизонтальной плоскости и в вертикальном направлении, макро- и микровинт и др.

 

Работа с микроскопом

 

Общее руководство к работе с микроскопом дано для МИМ-7 (рисунок 1.2).

 

а б

 

а - схема хода световых лучей:

1 - лампа; 2 - коллектор; 3, 18 - зеркала; 4 - светофильтр; 5 - апертурная диафрагма; 6 - линза;

7 - фотозатвор; 8 - полевая диафрагма; 9 - пентапризма; 10 - линза; 11 - отражательная пластинка;

12 - объектив; 13 - предметный столик; 14 - линза; 15 - фотоокуляр; 16 – зеркало;

17 - матовая пластинка; 18 - призма; 19 - окуляр; 20 - анализатор; 21 - поляризатор; 22 – диафрагма;

б - общий вид:

1 - предметный столик; 2 - винты для перемещения предметного

столика; 3 - макровинт; 4 - микровинт; 5 – окуляр; 6 - объектив.

 

Рисунок 1.2 – Металлографический исследовательский микроскоп МИМ-7

Микроскоп является точным прибором, требующим самого аккуратного и осторожного обращения. Прежде чем приступить к работе, необходимо ознакомиться с устройством микроскопа и порядком работы с ним:

1) Посмотреть, какие линзы (объектив и окуляр) стоят на микроскопе, по таблице определить увеличение микроскопа.

2) Винтами 2 сцентрировать предметный столик 1 микроскопа относительно объектива 6 (см. рисунок 1.2, б).

3) Поместить микрошлиф на предметный столик таким образом, чтобы исследуемая поверхность была обращена к объективу.

4) Установить риску микрометрического винта 4 на нулевое значение шкалы на барабане.

5) Наблюдая в окуляр 5, макровинтом 3 путем перемещения предметного столика навести резкость изображения исследуемой поверхности. При появлении изображения предметный столик закрепить стопорным винтом.

6) Микровинтом 4 произвести тонкую наводку резкости.

ВНИМАНИЕ: микровинт 4 не трогать, если в окуляр не видно изображения исследуемой поверхности.

7) Перемещая винтами 2 предметный столик 1, изучить микроструктуру образца на площади, ограниченной отверстием вкладыша предметного столика.

 

Изучение микроструктуры

 

Изучение микроструктуры целесообразно начинать с рассмотрения под микроскопом непротравленного шлифа. На светлом фоне будут видны неметаллические включения в виде темных, иногда окрашенных в другие цвета, участков (рисунок 1.3).

 

а б в

а - включения сернистого железа (сульфид железа FeS)

в виде оторочек по границам зерна;

б - включения хрупких оксидов;

в - включения графита в чугуне.

 

Рисунок 1.3 – Неметаллические включения

в железоуглеродистых сплавах (сталь, чугун)

Изучив чистоту металла или форму включений графита в чугуне, микрошлиф травят и вновь исследуют под микроскопом – теперь уже выявленную микроструктуру. Определяют количество структурных составляющих, их размер, форму, цвет, характер расположения, однородность. Структурная составляющая – это часть структуры, видимая под микроскопом как однородная. Она может быть одно- и двухфазной, т.е. представлять собой механическую смесь двух фаз. Металлы всегда имеют одну структурную составляющую – кристаллы (зерна) самого металла. Размер и форма зерен зависит от способа получения металла и характера обработки (рисунок 1.4, а, б). У сплавов структура может быть более сложной. Они, как и металлы, могут иметь одну структурную составляющую, например, латунь Л96 (рисунок 1.4, в) или несколько. В сплаве Д1 (рисунок 1.4, г) имеются две структурные составляющие – зерна твердого раствора и включения химического соединения CuAl₂. Обе составляющие – однофазные. В баббите (рисунок 1.4, д) – три структурных составляющих: α-твердый раствор, включения химического соединения SnSb и включения Cu₃Sn. В силуминах и сталях – по две структурных составляющих, но одна из них (α) – однофазная, другая (эвтектика в силуминах; перлит в сталях) – двухфазная.

Видимое изображение вырисовывают с левой стороны страницы в круге диаметром 30 – 35 мм или в квадрате со стороною 25 – 30 мм. Структурные составляющие указывают стрелочками. Справа от зарисовки идет описание структуры.

 

Материалы и принадлежности

 

· Образцы железа, стали, чугуна, полированные.

· Образцы железа, стали, чугуна и цветных металлов, протравленные.

· Микроскопы металлографические.

 

Порядок выполнения работы

 

1. Получить образцы, записать их марку и химический состав (таб-лица А.1).

2. Изучить изображение полированной поверхности стали и чугуна, зарисовать в кругах диаметром 35 – 40 мм или квадратах со стороною 30 – 35 мм и описать ее.

3. Протравить образцы или получить протравленные образцы.

4. Изучить микроструктуру протравленных образцов, зарисовать и описать ее (отдельные структурные составляющие указываются стрелками, а справа от микроструктуры дается описание видимого в микроскоп изображения).

	Одна структурная составляющая – зерна железа. Форма зерен равноосная (полиэдрическая), цвет светлый.
	Одна структурная составляющая – зерна железа. Форма вытянутая, структура волокнистая.
	Одна структурная составляющая – твердый раствор цинка в меди. Форма зерна равноосная.
	Две структурные составляющие: α-твердый раствор меди в алюминии (светлые зерна); CuAl2 – химическое соединение меди с алюминием (темные включения).
	Три составляющие: α-твердый раствор меди и сурьмы в олове (темный фон); SnSb – химическое соединение (светлые включения правильной формы); Cu3Sn – химическое соединение (светлые включения продолговатой формы).
	Две структурные составляющие – феррит: α-твердый раствор углерода вα-железе (светлые зерна); перлит – механическая смесь феррита и карбида железа Fe3C пластинчатого строения (темные зерна).
	Две структурные составляющие: α-твердый раствор кремния в алюминии (светлые зерна); эвтектика – механическая смесь α-твердого раствора и кремния (темный фон).

 

а - железо; б - деформированный металл; в - латунь Л96; г - дуралюмин Д1;

д - баббит Б83; е - сталь 20; ж - силумин АЛ2.

 

Рисунок 1.4 – Микроструктура некоторых металлов и сплавов

Оформление отчета

 

1.4.1 Изображение полированной поверхности (х...)

Обр. №1 Материал –		Описать видимое изображение
Обр. №2 Материал –		Описать видимое изображение

 

1.4.2 Изображение протравленной поверхности (х...)

Обр. № 1 Материал: марка – химический состав – травитель – микроструктура –		Описать структуру
Обр. № 2 Материал: марка – химический состав – травитель – микроструктура –		Описать структуру
Обр. № 3 Материал: марка – химический состав – травитель – микроструктура –		Описать структуру

 

1.5 Контрольные вопросы

 

1. Что такое микроанализ, микроструктура, микрошлиф?

2. Перечислите основные операции приготовления микрошлифа.

3. Какова роль травления?

4. Что такое объектив?

5. Что такое структурная составляющая?

Лабораторная работа № 2