Работа выполняется за одно занятие (2 часа), на котором студент должен изготовить микрошлиф, выявить на нем микроструктуру и зарисовать ее.
Тонкая шлифовка образцов производится вручную. Образцы железа, углеродистой стали и чугунов следует полировать механически, образцы нержавеющей стали – электролитически (реактив – концентрированная азотная кислота, плотность тока 1-5 А/см2).
Травление образцов железа, углеродистой стали и чугуна проводят 4% водным или спиртовым раствором азотной кислоты в течение 10-20 сек. После травления шлиф следует промыть струей воды и быстро высушить фильтровальной бумагой.
При травлении 4% раствором азотной кислоты обе фазовые составляющие углеродистых сталей – феррит и цементит – не окрашиваются, реактив лишь выявляет границы между зернами и межфазные границы. Травление щелочным раствором пикрата натрия позволяет отличить цементит от феррита: на цементите образуется окрашенная оксидная пленка, а феррит остается светлым. (Состав реактива: 20-25 г едкого натра, 2 г пикриновой кислоты, 100 см3 воды; реактив нагревают до 80° и на 15-25 мин погружают в него полированный шлиф). Цементит можно отличить от феррита, «окрасив» его другим способом. Шлиф, протравленный 4% раствором азотной кислоты, помещают в муфельную печь на 10-15 мин при 400-450°, а затем охлаждают на воздухе. В результате взаимодействия с кислородом воздуха (в начале при нагреве, а затем при охлаждении) поверхность шлифа окисляется и приобретает синий цвет с коричневым отливом. При наблюдении в микроскоп феррит имеет голубую окраску, а цементит – розоватую.
Микроструктура образцов нержавеющей стали выявляется путем электрохимического травления (реактив – концентрированная азотная кислота, плотность тока 0,1 А/см2). Поскольку для полировки и травления используется один и тот же реактив, эти операции можно совместить, последовательно перейдя от режима полировки к режиму травления.
|
|
Контрольные вопросы
1. Какова последовательность операций при изготовлении микрошлифа.
2. Какова цель шлифования и как его произвести,
3. С какой целью и как производится полировка образца. Как ее произвести для углеродистой стали, для мягких материалов; нержавеющей стали.
4. На чем основано травление микрошлифа. Какие методы травления применяются.
5. Предложить технологию изготовления микрошлифа из углеродистой стали для определения неметаллических включений.
6. Предложить технологию изготовления микрошлифа из чугуна для определения формы и характера распределения включений графита.
7. Предложить технологию изготовления микрошлифа для определения размера зерна латуни.
Таблица 1. Качественная характеристика некоторых включений
| Название включений | Формула | Форма | Расположение | Полируемость | Пластичность | Оптические свойства | |||
| В светлом поле | В темном поле | В поляриз. свете | |||||||
| Стали | |||||||||
| Закись железа | FeO | Глобулы в литом металле, после деформации вытягиваются | Большей частью произвольное | Хорошая | Слабо деформируются | Цвет серый до серо-коричневого по краям | Совершенно непрозрачны (темнее основного фона, окаймлены светящейся линией) | Изотропны, при вращении столика остаются тёмными | |
| Закись марганца | MnO | В литом металле кристаллы неправильной формы, иногда дендриты. После деформации вытягиваются. | Группами | Хорошая | Слабо деформируются | Цвет темно-серый, в тонких слоях внутренние отсветы | В тонких слоях прозрачны, собственный цвет изумрудно-зеленый | Изотропны, в тонких слоях прозрачны, цвет зеленый | |
| Твердый раствор закиси железа и закиси марганца | FeO + MnO | Форма зависит от соотношения MnO и FeO. При большом содержании FeO встречаются в виде глобул. | Большей частью группами | Хорошая, не выкрашиваются | Слабо деформируются | Цвет изменяется с повышением содержания MnO от серого до серо-фиолетового с красным отсветом в центре | Прозрачность повышается с увеличением содержания MnO. Собственный цвет кроваво-красный с различными оттенками | Изотропны, прозрачны, цвет красный с различными оттенками | |
| Кварцевое стекло | SiO2 | Глобулы различных размеров | Беспорядочное | Хорошая | Не деформируются | Тёмно-серые шарики с блестящей точкой в центре и кольцевым отсветом | Ярко светятся, очень прозрачны | Изотропны, резко выраженное явление "тёмного креста" | |
|
|
| Сложные силикаты железа и марганца | n-FeO m-MnO p-SiO2 | В большинстве случаев глобулы | Беспорядочное | Хорошая | Различна, ухудшается с увеличением SiO2 | Серые, с увеличением содержания SiO2 цвет меняется до тёмного (кольцевой отсвет) | В большинстве; случаев прозрачны, цвет от ярко красного до тёмного | Блестящие, изотропны. При большом содержании SiO2 наблюдается темный крест |
| Сульфид железа | FeS | Обычно глобулы или эвтектика | По границам зерен в виде сетки и в центре зерен | Хорошая | Легко деформируются, вытягиваются в направлении прокатки | Светло-желтые | Непрозрачны | Непрозрачны, ярко анизотропны, бледно-желтого цвета |
| Сульфид марганца | MnS | Главным образом кристаллы квадратной формы, иногда дендриты | Беспорядочное | Хорошая | —\\— | Серо-голубые | Слабо прозрачны, цвет серо-зеленый | Изотропны, прозрачны |
| Сульфид железа и марганца | MnS FeS | Главным образом глобулы, эвтектика | Внутри и по границам зерен | —\\— | —\\— | Цвет изменяется от серо-голубого до светло-желтого в зависимости от содержания MnS | Непрозрачны | Изотропны, непрозрачны |
| Медь | ||||||||
| Закись меди | Cu2O | Глобулы | Оторочка по границам зерен | Хорошая | — | Тёмно-голубые | —\\— | Анизотропны, рубиново-красные |
| Сульфид меди | Cu2S | —\\— | —\\— | —\\— | — | —\\— | —\\— | Бесцветные |
|
|