ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ

Лабораторная работа №1

Микроструктура углеродистых сталей.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

- изучение и определение структуры отожженных углеродистых сталей методами металлографического анализа;

- изучение устройства металлографического микроскопа МИМ - 7 и приобретение навыков работы на нем;

- освоение технологии изготовления микрошлифов.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Микроструктурный анализ металлов и сплавов заключается в ис­следовании структуры материалов при увеличениях с помощью микрос­копа от нескольких десятков до 2000. Наблюдаемая структура называ­ется микроструктурой.

Микроанализ позволяет решать следующие задачи:

1) значительное увеличение позволяет обнаружить элементы разме­ром не менее 0,2 мкм, что в большинстве случаев достаточно для определения размеров многих фаз, присутствующих в сплавах. Увели­чение микроскопа выбирается в зависимости от структуры. В одних случаях нецелесообразно применять большие увеличения; для других сплавов изучение структуры при большом увеличении является необходимым;

2) на однофазных сплавах можно выявить дислокации, представляю­щие собой особый вил линейных дефектов кристалла;

3) выявлять структуры сплавов в неравновесном состоянии, в ко­тором многие сплавы применяются в технике. Он позволяет выявить структуру мартенсита в закаленных углеродистых сталях;

4) способ обработки сплава сильно влияет на его структуру и свой­ства. Микроанализ позволяет определить, каким образом изготовлен

сплав;

5) позволяет определить, подвергался ли сплав холодной деформа­ции, находился ли он в наклепанном состоянии или был подвергнут последующему отжигу для снятия наклепа;

6) выявить неметаллические включения графита, сульфидов, оксидов и др.;

7) обнаружить мельчайшие пороки металла - наличие неметаллических включений, микротрещин, раковин и т.д.

Теория травления

Любой металл или сплав является поликристаллическим телом, т.е. состоит из большого числа кристаллов или зерен, различно ориентированных. На границе зерен (даже чистейших металлов) обыч­но располагаются различные примеси. Кроме того, граница зерен имеет более искаженное кристаллическое строение, чем тело зерна. Вслед­ствие различного потенциала зерен и их границ в металлах и сплавах образуются микроскопические гальванические пары. Под действием травителя границы зерен, а также структурные составляющие, имеющие более низкий потенциал, будут растворяться быстрее, чем тело зерна или чем структуры, имеющие более высокий потенциал. В результате травления на поверхности шлифа появляется микрорельеф за счет не­одинаковой высоты структурных составляющих. Этот микрорельеф создает сочетание света и тени при рассматривании шлифа в микроскоп.

Теория травления

Любой металл или сплав является поликристаллическим телом, т.е. состоит из большого числа кристаллов или зерен, различно ориентированных. На границе зерен (даже чистейших металлов) обыч­но располагаются различные примеси. Кроме того, граница зерен имеет более искаженное кристаллическое строение, чем тело зерна. Вслед­ствие различного потенциала зерен и их границ в металлах и сплавах образуются микроскопические гальванические пары. Под действием травителя границы зерен, а также структурные составляющие, имеющие более низкий потенциал, будут растворяться быстрее, чем тело зерна или чем структуры, имеющие более высокий потенциал. В результате травления на поверхности шлифа появляется микрорельеф за счет не­одинаковой высоты структурных составляющих. Этот микрорельеф создает сочетание света и тени при рассматривании шлифа в микроскоп.

Микроструктура углеродистых сталей

Сталь, содержащую 0,8%С, называют эвтектоидной. Стали, содер­жащие менее 0,8%С, называют доэвтектоидными, а более 0,8%С - заэвтектоидными. Можно выделить четыре типа структур сталей.

Первый тип структуры - феррит и третичный цементит, наблюдается в малоуглеро­дистых сталях, содержащих до 0,02 %С (т. Р). Такие стали назы­ваются техническим железом.

Второй тип структуры - феррит и перлит - наблюдается в доэвтектоидных сталях, содержит от 0,02 до 0,8%С (т. S). Чем больше в доэвтектоидной стали углерода, тем больше в ней перлита.

Третий тип структура – перлит - наблюдается в эвтектоидной стали, содержащей 0,8 %С.

Четвертый тип структуры - вторичный цементит и перлит - наблюдается в заэвтектоидной стали с содержанием от 0,8 до 2,14 %С.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ

1. Металлографический микроскоп МИМ-7.

2. Коллекция образцов.

3. Альбом фотографий микроструктур углеродистых сталей.

4. Тренажер «Диаграмма Fe - С».

5. 3% раствор НNО₃ в спирте.

6. Абразивные материалы (наждачная бумага, паста ГОИ).

7. Шлифовальный и полировальный станки.

8. Оксида магния и кальция для обезжиривания рабочей поверхности микрошлифов.

9. Дистиллированная вода.

10. Органический растворитель.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В оптическую систему входят объектив, окуляр и ряд вспомогательных оптических элементов: зеркала, призмы и т.п. (рис 2).

3.1. Схема микроскопа МИМ-7 и её описание

Общий вид микроскопа МИМ -7:

1 - основание; 2,17 - корпус; 4- микрометрический винт; 5- визуальный тубус окуляра; 6- рукоятка для включения диафрагмы темного поля; 7- иллюминаторный тубус; 8- предметный столик; 9- винты для перемещения предметного столика; 10 -держатель; 11 - фонарь осветителя; 12-стопорное устройство осветителя; 13-диск со светофильтрами