Урок 17. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СРТУКТУРЫ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Вопросы для повторения:

1. Объясните сущность процесса хромирования деталей.

2. Назначение борирования, силицирования и сульфидирования деталей.

Для изучения строения металлов и сплавов в современном металловедении используют разнообразные методы исследования.

Наиболее часто применяют макроскопический, микроскопический и рентгеноструктурный методы исследования.

Макроскопический метод исследования применяют для изучения макроструктуры. Метод позволяет определить общую картину кристаллического строения металлов в больших объемах. Если кристаллы в металле крупные, то можно изучить величину, форму и расположение их.

Макростроение можно исследовать:

1. По излому. Изучение излома - наиболее простой метод выявления кристаллического строения металлов. В отличие от амфорного тела (стекло, канифоль и др.) кристаллическое тело имеет зернистый (кристаллический) излом. По излому можно судить о размере зерна, об особенностях выплавки и литья (температуре литья, скорости и равномерности охлаждения сплава и т.д.), термической обработки, а следовательно, и о некоторых свойствах металла. Чаще крупнозернистый излом отвечает более низким механическим свойствам, чем мелкозернистый.

2. На специальных макрошлифах, т.е. образцах, вырезанных из крупных заготовок (слитков, поковок и т.д.) или изделий, поверхность которых шлифуют, а затем подвергают травлению специальными реактивами.

3. После обработки макрошлифа реактивами на избирательно протравленной поверхности выявляется макроструктура и дефекты, нарушающие сплошность металла если таковые есть в металле.

В результате исследования макрошлифа можно выявить: форму и расположение зерен в литом металле; волокна (деформированные кристаллиты) в поковках и штамповках; дефекты, нарушающие сплошность металла (усадочная рыхлость, газовые пузыри, раковины, трещины и т.д.);

химическую неоднородность сплава, вызванную процессом кристаллизации или созданию термической или химико-термической (цементация, азотирование и т.д.) обработками.

Микроскопический метод исследования (микроанализ) применяют для научения микроструктуры. Микроанализ является одним из основных методов исследования строения металлов. Это объясняется тем, что между микроструктурой металла и многими его свойствами существует прямая качественная зависимость.

Микроанализ позволяет определить величину и форму зерна, расположение фаз, составляющих сплав, вдавить структуру, характерную для некоторых видов обработки, и обнаружить мельчайше пороки металла (наличие неметаллических включений, микротрещин и т.д.).

Рентгеноструктурный анализ. Атомно-кристаллическую структуру изучают с помощью рентгеноструктурного анализа. Рентгеноструктурный анализ основан на дифракции (отражении) рентгеновских лучей с очень малой величиной волны рядами атомов в кристаллическом теле. При этом возникает интерференция лучей, рассеянных каждым атомом вещества в отдельности. Сложные явления интерференции рентгеновских лучей, рассеянных атомами кристаллического тела, протекает так, как если бы эти лучи испытывали зеркальное отражение от параллельных между собой атомных плоскостей кристалла.

Физические методы исследования металлов.

Для изучения превращений в металлах и сплавах широко использует различные методы физико-химического анализа. Физические свойства определяются фазовым составом и структурой сплава. Поэтому по изменению физических свойств можно судить о тех превращениях, которые протекает в сплаве при его обработке (термической, механической и др.) или изменении состава. Чаще изучают зависимость физических свойств от температуры, состава и времени. Наиболее полно выяснить сущность превращений и особенности строения сплавов позволяет комплексное применение нескольких методов физико-химического анализа.

Основные физические методы исследования металлов.

Термический анализ. Фазовые превращения в металлах и сплавах (плавление, затвердевание, полиморфные превращения и др.) сопровождаются выделением или поглощением тепла. Термический анализ сводится к определению этих тепловых эффектов и установлению соответствующих температур (интервалов температур).

При этом исследуемый металл нагревают (охлаждают) и проводят запись изменения температуры исследуемого металла во времени.

По перегибам или горизонтальным площадкам на кривых охлаждения их (нагрева), связанным с тепловыми эффектами превращений, определяют температуры соответствующих превращений. Эти температуры называют критическими точками.

Дилатометрический метод основан на изменении объема при фазовых превращениях.

Различают простой дилатометрический анализ, устанавливающий зависимость удлинения образца от температуры и дифференциальный, при котором определяют разность удлинения образца и эталона (не испытывающего фазовых превращений) в зависимости от температуры.

Метод измерения электросопротивления. Фазовые превращения, изменение состава и структуры сплава оказывают большое влияние на удельное электросопротивление. Это используют для определения критических точек с помощью построения кривых электросопротивление - температура.

Магнитные методы исследования. Этот метод исследования основан на том, что при фазовых превращениях, а также при изменении состава и структуры сплава меняются его магнитные свойства.

Метод радиоактивных изотопов (меченых атомов). Указанный метод применяют для изучения и контроля: распределения элементов в сплавах, процесса диффузии и т.д.; механизмов трения и износа; различных технологических процессов.

Физические методы контроля качества металлов.

Физические методы определения качества металлов (дефектоскопия) являются методами контроля изделий без их разрушения.

Контроль металлических изделий с помощью проникающих излучений применяют для выявления внутренних дефектов (газовые раковины, усадочные раковины, непровар, трещины и т.д.) главным образом в отливках и сварных изделиях без их разрушения.

Магнитные методы контроля применяют для выявления на поверхности стальных изделий таких дефектов, как трещины (шлифовочные, закалочные и др.), волосовины, крупные неметаллические включения и т.д.

Люминесцентный метод контроля применяют для выявления поверхностных дефектов (трещин, пор, рыхлот и т.д.) в литых изделиях.

Ультразвуковой метод контроля используют для выявления внутренних дефектов (раковины, рыхлоты, трещины и т.д.) в изделиях простой формы и большого сечения.

Электроиндуктивный метод контроля применяют для выявления поверхностных дефектов на изделиях простой формы и чистых металлов (однофазных сплавов), а также для разбраковки изделий по твердости, анализа микроструктуры после термической обработки и т.д.

Контрольные вопросы:

1. Как выполняется макроисследование металла?

2. Для чего проводятся физические методы исследования металлов и как они осуществляются?

3. Какие существуют физические методы неразрушающего контроля изделий?

Поиск по сайту: