Теоретичний матеріал. 1. Визначити призначення мікроаналізу

Хід роботи

1. Визначити призначення мікроаналізу.

2. Замалювати зразки для мікроаналізу.

3. Розглянути готування мікрошліфа: одержання плоскої поверхні, полірування, шліфування.

4. Коротко описати методику готування мікрошліфа.

Теоретичний матеріал

Призначення мікроаналізу

Під мікроаналізом розуміють вивчення будови металів і сплавів за допомогою металографічного мікроскопа при збільшенні в 50-2000 разів.

За допомогою мікроаналізу визначають:

1) форму й розмір кристалічних зерен, з яких складається метал або сплав;

2) зміна внутрішньої будови сплаву, що відбуває під впливом різних режимів термічної й хіміко-термічної обробки, а також після зовнішнього механічного впливу на сплав;

3) мікропороки металу - мікротріщини, раковини й т.п.;

4) неметалічні включення - сульфіди, окисли й ін.

Мікроскопічний аналіз включає готування мікрошліфів і дослідження їх за допомогою металографічного мікроскопа.

Готування мікрошліфів

Мікрошліфом називається зразок металу, поверхня якого підготовлена для мікроаналізу.

Залежно від мети дослідження й форми досліджуваної деталі вибирають місце вирізки зразка.

Розміри й форма зразка. Зручної є циліндрична форма зразка діаметром 10-12 мм і висотою 0,7-0,8 діаметра, наприклад діаметром 12 мм і висотою 10 мм (мал. 3.1, а). Зручні також прямокутні зразки,.наприклад, із площею підстави 12x12 мм і висотою 10 мм (мал. 3.1, б).

Зразки невеликого перетину (дріт, аркуші й ін.) монтуються заливанням у спеціальні оправлення (мал. 3.1, в). Крім заливання в оправлення, зразки малого розміру можна монтувати в затиску (мал. 3.1, г), а також запресовувати в пластмасу (полістирол, бакеліт і ін.).

Одержання плоскої поверхні зразка. На вирізаному зразку вирівнюють поверхня, що призначена для мікроаналізу. Одержання плоскої поверхні досягається обпилюванням напилком (якщо матеріал м'який) або заточенням на абразивному колі (якщо матеріал твердий).

Шліфування поверхні зразка. Отриману плоску поверхню зразка шліфують на шліфувальній (наждакової) шкурці із зернами різних розмірів (номерів).

Мал. 3.1. Нормальні розміри металографічних зразків (а та б) і пристосування для монтування зразків малого діаметра (в та г)

Шліфування починають на шкурці з більшим абразивним зерном, потім поступово переходять на шкурку з більше дрібним абразивним зерном.

Шліфують вручну на шкурці, покладеної на товсте скло, або на спеціальних шліфувальних верстатах. При шліфуванні вручну зразок підготовленою площиною притискають рукою до шліфувальної шкурки й водять їм по папері в напрямку, перпендикулярному до ризиків, отриманим після обпилювання напилком. Шліфують до повного зникнення рисок, після цього поверхня зразка протирають ватою (або промивають), повертають на 90° і шліфують на шкурці з більше дрібним абразивним зерном до повного зникнення рисок, отриманих від попереднього шліфування. При заміні шкурки одного розміру зернистості іншим зразок протирають ватою й повертають на 90°, щоб ризики при наступній обробці виходили перпендикулярними до ризиків від попередньої обробки.

Можна шліфувати також спеціальними пастами, нанесеними на невеликі аркуші креслярського паперу.

Механічне шліфування здійснюється на спеціальних шліфувальних машинах, що мають кілька кіл діаметром 200-250 мм, що приводяться в обертання від електродвигуна. На поверхню кіл надягають або наклеюють шліфувальну шкурку. Методика механічного шліфування аналогічна методиці ручного шліфування.

Щоб одержати гарну якість підготовлюваної поверхні зразка, шліфування із самого початку треба вести правильно й акуратно. Не можна переходити із грубозернистої шліфувальної шкурки відразу на дрібнозернисту. У цьому випадку грубі ризики повністю не усуваються, проміжки між ними заповнюються металом, ошурками, наждаком, і поверхня зразка тільки на вид здається добре підготовленою. Після подальшої обробки поверхні (полірування, травлення) легко розчинний метал і ошурки будуть вилучені й різко виступлять грубі ризики, які прийде видаляти повторним шліфуванням.

При шліфуванні також не слід сильно натискати на зразок для прискорення роботи, що іноді практикується, тому що це може викликати помітне нагрівання шліфується поверхности, що, і впровадження абразивних зерен у метал, у результаті чого на мікрошліфі будуть чорні крапки.

Полірування поверхні зразка. Після закінчення шліфування на шліфувальній шкурці самої дрібної зернистості поліруванням видаляють ризики й оброблювану поверхню зразка виходить блискуче дзеркальної. Полірувати можна механічним і електролітичним способами.

Механічне полірування роблять на спеціальному полірувальному верстаті (мал. 3.2) з навкруги 1 діаметром 200-250 мм, обтягнутим сукном або фетром. Частота обертання кола від електродвигуна 2 дорівнює 700-800 про/хв. Сукно змочують полірувальною рідиною. До обертового кола із сукном притискають відшліфованою поверхнею зразок і в процесі полірування повертають. Полірують до повного зникнення рисок і одержання дзеркальної поверхні, що займає при добре відшліфованій поверхні 5- 10 хв.

Щоб одержати гарний результат полірування, зразок не слід сильно притискати до сукна, тому що при цьому хоча й прискорюється видалення рисок, але відбувається деформування поверхневого шару й перекручування структури, викрашування тендітних включень. Сильний натиск на зразок приводить також до більше швидкого висихання полірувальної рідини й до можливого пригоряння поверхні. Полірувальними сполуками є зважені у воді дрібні порошки окису алюмінію (глинозем), окис хрому, окис заліза (крокус) і окис магнію (магнезія). Частіше для полірування застосовують окис хрому й окис алюмінію. Полірувальну рідину становлять у наступній пропорції: на 1 л води 10-15 г окису хрому або 5 г окису алюмінію.

Мал. 3.2. Полірувальний верстат

Після полірування зразок промивають водою; поліровану поверхню протирають ватою, змоченої спиртом, а потім просушують прикладанням фільтрувального паперу або легенею протиранням сухою ватою.

Щоб охоронити поліровану поверхню від окислювання, зразки зберігають в эксикатоі із хлористим кальцієм.

Травлення. По дзеркальній поверхні зразка, отриманої після полірування, не можна судити про будову сплаву. Тільки неметалічні включення (сульфіди, оксиди, графить у сірому чавуні) внаслідок їх фарбування в різні кольори різко виділяються на світлому тлі полірованого мікрошліфа.

У зв'язку із цим для виявлення мікроструктури поліровану поверхню зразка піддають травленню, тобто дії розчинів кислот, лугів, солей. При травленні неоднорідні ділянки металу або сплаву стають видимими під мікроскопом.

Сутність процесу виявлення структури металів і сплавів травленням полягає в різному ступені розчинення або фарбування окремих структурних складових - зерен металів, твердих розчинів, хімічних сполук.

Травлення можна проводити різними способами, але необхідно забезпечити спостереження за поверхнею, що труїться, зразка. Можна вказати кілька способів травлення.

1. Реактив наливають у невелику порцелянову чашку, зразок беруть тигельними нікельованими щипцями й занурюють у травник полірованою поверхнею нагору.

2. Реактив наливають у невелику порцелянову чашку, зразок беруть тигельними нікельованими щипцями, занурюють у травник полірованою поверхнею долілиць і безупинно, через короткі проміжки часу, виймають із травника, перевертають і спостерігають за поверхнею, що труїться, зразка.

3. Зразок тримають у лівій руці полірованою поверхнею нагору, на поверхню наливають (за допомогою крапельниці або піпетки) невелика кількість травнику так, щоб травник швидко розлився й покрив всю поліровану поверхню.

Тривалість травлення залежить від марки сталі й структури, але звичайно достатня витримка в кілька секунд.

Ознакою протравляння є потемніння поверхні. Після травлення мікрошліф промивають водою, протирають ватою, змоченої спиртом, а потім просушують прикладанням фільтрувального паперу або злегка протираючи сухою ватою.

У результаті травлення повинне бути чітке виявлення мікроструктури. Якщо структура недостатньо виявлена, отже, шліф недотруєний, і його труять повторно. Якщо структура виходить занадто темний і роз'їдена, отже, шліф перетруєний; тоді його потрібно знову полірувати й труїти, зменшивши час витримки або послабивши травник.

Підготовлений для дослідження мікроструктури мікрошліф розглядають у металографічний мікроскоп.

Запитання до перевірки знань:

1. Види аналізу металів.

2. Призначення мікроаналізу.

3. Що таке мікрошліф і як його підготування.

4. Які дефекти розпізнають завдяки мікроаналізу.

5. Порядок проведення аналізу.

Література

Поиск по сайту: