Исследование макроструктуры металлов

(Лабораторная работа 2)

Цель работы: познакомиться с понятием макроструктуры металлов и отдельными элементами макроструктуры, научиться исследовать макроструктуру металла с помощью невооруженного глаза или микроскопов.

Теоретические предпосылки

При рассмотрении макроструктуры металла можно выделить макроструктуру поверхности и объемную макроструктуру.

Поверхностная макроструктура металлов оказывает существенное влияние на процессы гальванотехники и коррозии металлов. Макроструктура поверхности металла формируется как условиями его получения и обработки, так и условиями и длительностью последующего его хранения или эксплуатации.

Условия получения и обработки металлов определяют, прежде всего, количество и вид дефектов макроструктуры, которые могут формироваться на поверхности или выходить на поверхность: трещины, литейные раковины, пузыри, пригары и т.д., кроме того, они определяют также шероховатость поверхности металла. Естественно, что наиболее шероховатая поверхность получается при литье или при резании пилой или фрезой с крупным зубом. Наименьшая шероховатость получается после процессов глянцевания или полировки.

Условия и длительность хранения металла или изделий из него, а также их транспортировка и эксплуатация могут приводить к появлению на поверхности дополнительных дефектов, прежде всего коррозионных поражений различного вида: общая коррозия, коррозионная язва, питтинговая коррозия, коррозионное растрескивание, коррозия пятнами, расслаивающая коррозия и т.д. 

Объемная макроструктура металла определяется условиями его получения на металлургических заводах, а также условиями последующей его обработки (прокат, литье, термообработка и т.д.) при изготовлении заготовок и деталей.

Основными элементами внутренней макроструктуры металла являются различные дефекты: трещины (литейные, термические, деформационные, усталостные), газовые пузыри (в частности, раскатанные газовые пузыри), неметаллические включения, раскатанные неметаллические включения, дендритная ликвация, пористость, раковины, волосовины, флокены и т.д.

Ход работы

Исследование макроструктуры металлов производится с помощью невооруженного глаза и микроскопов МБС-9 или МБС-10 и металлографических микроскопов ММУ-3 или ММР-4 (первый вид микроскопов обеспечивает увеличение от 3,6^х до 56^х, второй 80^х - 100^х). Необходимое увеличение устанавливается сменой объективов и окуляров микроскопов.

В процессе выполнения работы, в соответствии с заданием преподавателя, необходимо выполнить одно, два или три задания.

1. Найти, рассмотреть, зарисовать и описать некоторые виды поверхностных и объемных макродефектов: литейные трещины, термические трещины, неметаллические включения, газовые пузыри, коррозионные трещины, пятна, питтинг и т.д.

2. Рассмотреть, зарисовать и описать поверхностную макроструктуру металла, полученного литьем, фрезерованием, шлифованием, электроосаждением.

3. Определить размер дефекта (по заданию преподавателя) с помощью металлографического микроскопа и объект-микрометра ОМО.

Выполнение задания №1

1. Выполнение 1 задания лучше всего начать с нахождения трещины коррозионного растрескивания на темплете «Кольцо». Взять из коробки № 1 темплет, рассмотреть его невооруженным глазом и отметить, что трещина коррозионного растрескивания невооруженным глазом не фиксируется. Поэтому исследование макроструктуры этого темплета необходимо проводить на металлографическом микроскопе ММУ-3 при увеличении 80^х.

2. Подобрать необходимое увеличение, используя соответствующий объектив и окуляр.

3. Поместить исследуемый образец на предметный столик выбранного микроскопа, навести на резкость и, перемещая образец в поле зрения микроскопа, найти дефект.

4. Рассмотреть, зарисовать и описать дефект при выбранном увеличении.

5. Темплеты Ю2, Х, и 5, в связи с тем, что находимые на них дефекты малы по размерам, также исследуются на металлографическом микроскопе при увеличении 80^х.

6. Остальные темплеты исследуются с помощью биологического микроскопа МБУ 4 при увеличении 32^х, лупы или невооруженным глазом.

5. Данные испытаний занести в табл. 1.5.

Таблица 1.5

Протокол исследования объемных и поверхностных дефектов

                                      в образцах металлов

 

Маркировка образца.

Материал

Увели- чение

Внешний вид дефекта

Назва- ние

Причины появления дефекта

 

Выполнение задания 2

1. Взять из коробки №2 образец металла. Рассмотреть его невооруженным глазом и определить увеличение и, следовательно, вид микроскопа, с помощью которого будет производиться исследование.

2. Поместить исследуемый образец на предметный столик выбранного микроскопа, подобрать увеличение, навести на резкость и, перемещая образец в поле зрения микроскопа рассмотреть его поверхность.

3. Описать и по возможности зарисовать внешний вид поверхности темплета, выявить ее особенности.

4. Данные испытаний занести в табл. 1.6

Таблица 1.6

       Протокол исследования поверхностной макроструктуры                                            металлов

 

Материал образца и маркировка

Способ обработки

Увели- чение

Внешний вид поверхности

Назва- ние дефектов

Особенности дефектов

 

Выполнение задания 3

1. Определить цену одного деления шкалы окуляра для применяемого объектива.

Для определения цены деления шкалы окуляра вставляют в один из тубусов бинокулярной насадки окуляр 10^х со шкалой и, наблюдая в окуляр, перемещением глазной линзы окуляра добиваются резкого изображения его шкалы.

На предметный столик микроскопа кладут объект-микрометр ОМО. Находят нанесенную на нем шкалу и фокусируют микроскоп на резкое изображение шкалы объект-микрометра.

Поворотом окуляра добиваются параллельности штрихов обеих шкал. Совмещают начала шкал окуляра и объект микрометра и определяют в каком количестве делений шкалы окуляра укладывается 1 мм шкалы объект-микрометра

Цену делений Е окулярной шкалы вычисляют по формуле

                                             ,

где, a - число делений шкалы объект-микрометра;

  Т - цена делений шкалы объект-микрометра, равная 0,01 мм;

 А - число делений шкалы окуляра.

2. Поместить на предметный столик металлографического микроскопа исследуемый образец и найти на исследуемом шлифе дефект, размеры которого необходимо измерить.

3. Определить размеры дефекта в делениях шкалы окуляра.

4. Зная цену деления окулярной шкалы, определить размеры дефекта в мм.

5. Все измерения провести еще раз для повышения достоверности эксперимента.