Приготовление микрошлифов

Макроскопический анализ

Макроструктура – структура материала, выявленная способом макроструктурного анализа (макроанализа). Макроанализ – метод изученияструктуры материала невооруженным глазом либо при увеличении до 30 раз при помощи лупы.

Макроанализ позволяет сразу следить значительную часть исследуемой поверхности материала, но не обеспечивает выявления всех особенностей строения, потому нередко является подготовительным видом анализа, после которого избранный участок исследуется способами Приготовление микрошлифов микроанализа, рентгенографии, электрической микроскопии, микрорентгеноспектрального анализа и др.

Основными методами исследования макроструктуры являются исследование макрошлифов и изломов.

При исследовании макрошлифов решаются последующие задачки:

- выявление изъянов, нарушающих сплошность металла (трещинкы, раковины, газовые пузыри и т.д.);

- выявление структуры литых и деформированных металлов, сварных швов;

- выявление хим неоднородности металлов и сплавов (ликвации Приготовление микрошлифов);

- выявление неоднородности состава и структуры, сделанных тепловой либо химико-термической обработкой.

При исследовании изломов решаются последующие задачки:

- определение нрава разрушения (вязкое, хрупкое);

- выявление изъянов, нарушающих сплошность металла и выходящих на поверхность излома;

- выявление структуры и обстоятельств брака металлов после тепловой и химико-термической обработки;

- определение типа материала.

Макрошлифы изготавливают Приготовление микрошлифов или конкретно на готовой детали, или на специально приготовленных образчиках. Макрошлиф поперечного сечения детали именуется "темплетом". Методика производства макрошлифа заключается в нарезке эталона в нужном месте и направлении, прохладной механической обработке (торцевание, строгание, шлифование) и травлении реактивом для выявления макроструктуры. При исследовании макрошлифов используются последующие методы выявления Приготовление микрошлифов макроструктуры:

- глубочайшее травление;

- поверхностное травление;

- способ отпечатков.

Глубочайшее травление

Суть способа глубочайшего травления заключается в обработке поверхности макрошлифа смесями неорганических кислот, в итоге чего участки, неоднородные по составу, владеющие более развитой и активизированной поверхностью, протравливаются различно. Появляется макрорельеф с участками поверхности большей и наименьшей высоты, которые при большой глубине резкости невооруженного глаза Приготовление микрошлифов либо малых повышениях могут быть идентифицированы. Составы более всераспространенных реактивов для глубочайшего травления стали представлены в таблице.

Таблица1. Рекомендуемые реактивы и режимыдля глубочайшего травления стали

При исследовании макрошлифов можно выявить:

- дендритное строение литого металла (рис. 1)

Рис. 1. Макроструктура слитка стали

1 – внешняя тонкодисперсная зона (корка); 2 – зона столбчатых кристаллов;

  1. – зона равноосных кристаллов

- волокнистую структуру Приготовление микрошлифов металла после жаркой обработки давлением (рис. 2); при получении изделий обработкой давлением нужно избегать образования перерезанных волокон и их размещение совпадало с направлением основных усилий в деталях при работе.

Рис.2. Макроструктура (зарисовка) продольного разрезаколенчатого вала с правильным (а) и неверным (б) расположением волокон.

- хим неоднородность стали, характеризующую­ся Приготовление микрошлифов разным содержанием углерода па поверхности зубь­ев шестерни и в их сердцевине, что является результатом цементации (насыщения поверхностного слоя углеродом с целью обеспечении после термообработки высочайшей твердости и износостойкости поверхностного слоя при вяз­кой сердцевине);

- наличие трещинок, пузырей, пористости, хим не­однородности в макроструктуре сварных швов;

- зональную ликвидацию—неоднородность Приготовление микрошлифов распределе­ния частей по зонам слитка, поковки либо детали; выяв­ляется методом снятия, к примеру, серных либо фосфорных от­печатков.

Поверхностное травление

Поверхностное травление имеет более ограниченный нрав в макроанализе и употребляется для общего исследования структуры и выявления изъянов конкретно выходящих на поверхность, также выявления нрава ликвации в металлах. Для общего Приготовление микрошлифов исследования структуры сталей обширно применяется реактив состава: 10-20 г персульфата аммония [(NH4)2S2O8] на 100 мл воды, температура реактива 50-60 °С, время выдержки 5-40 мин. Данный реактив позволяет следить рекристаллизационные явления, неоднородность зёрен по размерам, строение сварных швов.

Одной из более вредных примесей в стали является фосфор, который, владея большой склонностью к Приготовление микрошлифов ликвации, размещается в срединных слоях слитка (зональная ликвация) либо по границам зернышек (дендритная ликвация), что уменьшает вязкость стали, увеличивает ее хрупкость и температурный порог хладноломкости. Ликвацию фосфора выявляют травителем состава: 85 г хлорной меди (CuCl2), 53 г хлористого аммония (NH4Cl) на 1000 мл воды, выдержка 30-60 с при комнатной температуре. Слой меди с поверхности Приготовление микрошлифов удаляется струей воды и поболее тёмные участки макрошлифа являются зонами с завышенным содержанием фосфора.

Преимущество способа поверхностного травления по сопоставлению с глубочайшим травлением заключается в способности наилучшего выявления отдельных деталей структуры, также наименьшей злости реактивов и простоты воззвания с ними.

Способ отпечатков

Способ отпечатков применяется для определения ликвации примесей в Приготовление микрошлифов металлах и сплавах. В сталях вместе с фосфором более вредной примесью является сера. Сера также обладает большой склонностью к ликвации, нерастворима в железе и образует с ним хим соединение – сульфид железа (FeS), который заходит в состав легкоплавкой эвтектики Fe-FeS, располагающейся отдельными включениями по границам зёрен. При нагреве Приготовление микрошлифов до температуры жаркой деформации (800-1200 °С) включения эвтектики (температура плавления 988 °С) присваивают стали хрупкость, или оплавляются и образуют в материале надрывы и трещинкы (явление красноломкости стали). Для определения ликвации серы наибольшее распространение получил способ Баумана. В данном способе засвеченную фотобумагу выдерживают в 5 % аква растворе серной кислоты в течение 25-30 мин Приготовление микрошлифов, просушивают и плотно прикладывают к макрошлифу на 25-30 минут. Снятая с макрошлифа фотобумага промывается, фиксируется в растворе гипосульфита 20-30 мин, промывается и высушивается. Более тёмные участки фотоотпечатка макрошлифа соответствуют ликвации серы в металле.

По излому изучают макроструктуру стали с содержанием углерода более 0,3 %. Для хрупкого разрушения стали характерен кристаллический светлый излом Приготовление микрошлифов, для вязкого – волокнистый излом пепельного колера. По излому могут быть определены элементы литой структуры, недостатки, нарушающие сплошность материала: поры, газовые пузыри, остатки усадочной раковины, флокены, трещинкы и т.д. При тепловой и химико-термической обработке по излому находится обезуглероженный слой белоснежного цвета с крупнокристаллической структурой, а науглероженный слой имеет матовую Приготовление микрошлифов мелкокристаллическую структуру. Для стали, нагретой под следующую обработку до температуры на 150...200 °С выше линий Ас3 либо Асm, характерен крупнокристаллический белоснежный излом (перегрев стали) – брак, исправимый повторным нагревом до рекомендуемой, более низкой температуры. Для стали, нагретой на 30…100 °С ниже температуры солидуса, характерен грубокристаллический излом голубого цвета (пережог стали), брак непоправимый Приготовление микрошлифов из-за значимой утраты углерода, окисления, а время от времени и оплавления границ зернышек. По излому может быть определен вид чугуна: белоснежный чугун имеет излом белоснежного цвета с соответствующим блеском; сероватые, прочные и ковкие чугуны имеют мелкокристаллический излом сероватого цвета.

Микроскопичный анализ

Микроскопичный анализ металлов заключается в исследовании их структуры Приготовление микрошлифов при помощи оптического микроскопа (использующего обыденное белоснежное либо уф-излучение) и электрического микроскопа.

При использовании оптического микроскопа структуру металла можно учить при общем увеличении от нескольких 10-ов до 2 000–3 000 раз. Микроанализ позволяет охарактеризовывать размеры и размещение разных фаз, присутствующих в сплавах, если размеры частиц этих фаз более 0,2 мкм. Многие фазы в железных Приготовление микрошлифов сплавах имеют размеры 10–4–10–2 см и потому могут быть различимы в микроскопе.

При микроанализе однофазовых сплавов (обычно жестких смесей) и незапятнанных металлов можно определять величину зернышек и отметить существование дендритного строения.

Определение размеров зернышек проводится или способами количественной металлографии, или методом сравнения структуры с заблаговременно составленными шкалами.

Дендритное строение Приготовление микрошлифов связано с определенной хим неоднородностью, выявляемой при травлении эталона, подлежащего микроанализу. Если однофазовые сплавы состоят из полностью однородных по составу зернышек, то это показывает на достижение сбалансированного состояния.

В многофазных сплавах при помощи микроанализа можно найти не только лишь количество, форму и размеры включений отдельных фаз, да и их Приготовление микрошлифов обоюдное рассредотачивание.

Различные фазы могут создавать устойчивые формы обоюдного рассредотачивания, соответствующие не для 1-го какого-нибудь сплава, а для целых групп сплавов, имеющих общие типы перевоплощений, описываемых диаграммой состояния (к примеру, эвтектические и эвтектоидные перевоплощения).

Количество эвтектической либо эвтектоидной структуры, также строение и нрав рассредотачивания этих структур оказывают огромное Приготовление микрошлифов воздействие на характеристики сплавов. А именно, характеристики стали очень очень зависят от коли­чества эвтектоида (перлита) и его строения. Форма перлита зависимо от нрава термообработки может быть различной — от грубопластинчатой до тонкодисперсной.

Другие сочетания фаз могут зависеть от критерий тепловой и жаркой механической обработки; фазы могут быть в виде Приготовление микрошлифов отдельных включений округленной, пластинчатой либо игловатой формы, также в виде строк и сетки. К примеру отлично понятно, что равномерное рассредотачивание карбидов в структуре заэвтектоидной стали обеспечивает высочайшие механические характеристики инструмента, тогда как наличие сетчатого рассредотачивания цементита по границам зернышек (цементитная сетка) вызывает хрупкость.

Пользуясь способами микроанализа, можно также оценить Приготовление микрошлифов характеристики ряда многофазных сплавов и, а именно, чугуна, для которого имеются особые шкалы, классифицирующие по форме и количеству графит и фосфидную эвтектику.

По площади, занимаемой каждой фазой либо структурной составляющей в поле зрения микроскопа, можно в ряде всевозможных случаев найти количество присутствующих фаз, если известна их плотность. Не считая Приготовление микрошлифов того, если известен состав каждой из фаз, можно примерно найти и состав изучаемого сплава. Такие расчеты исключительно в том случае будут довольно точными, если присутствующие фазы не очень дисперсны и находятся в значимом количестве.

При помощи микроанализа можно найти структуру сплава не только лишь в сбалансированном, да Приготовление микрошлифов и в неравновесном состоянии, что в ряде всевозможных случаев позволяет установить предыдущую обработку сплава.

Изменение структуры от поверхностного слоя к середине изделий показывает на нрав нагрева (наличие окисления либо обезуглероживания стали) либо на применение химико-термической обработки (цементации, азотирования и т. д.).

Изготовление микрошлифов

В оптическом микроскопе рассматриваются микрошлифы — особые эталоны Приготовление микрошлифов металла, имеющие шлифованную и полированную гладкую поверхность, отражающую световые лучи.

Нарезка эталона из исследуемого металла. Детали либо эталоны маленьких размеров и веса после подготовки поверхности можно конкретно установить на столике микроскопа. Если же размеры либо вес детали (эталона) значительны либо тяжело получить на детали плоскую поверхность, нужно вырезать из Приготовление микрошлифов детали специальную пробу, нередко именуемую темплетом.

Особенное значение для результатов исследования имеет выбор места, из которого нужно вырезать эталон, и выбор той поверхности, по которой нужно приготовить микрошлиф. Этот выбор находится в зависимости от цели исследования и формы детали.

Микроструктуру литых металлов и сплавов (в фасонных отливках) инспектируют Приготовление микрошлифов в разных сечениях отливки — от наибольших до малых, потому что такие участки обычно охлаждаются с различной скоростью, а структура многих литейных сплавов, к примеру чугуна либо бронзы, находится в зависимости от скорости остывания. Не считая того, в этих случаях принципиально найти направление, по которому следует сделать микрошлиф. Нередко плоскость, на которой создают Приготовление микрошлифов исследование микроструктуры, выбирают перпендикулярно поверх­ности отвода тепла, с тем, чтоб можно было найти структуру в периферийных и срединных слоях металла.

Для исследования микроструктуры слитка вырезают несколько образцов (темплетов) таким макаром, чтоб можно было найти изменение структуры по ряду поперечных сечений.

При исследовании воздействия пластической деформации место нарезки Приготовление микрошлифов эталона лучше найти по данным макроанализа, когда выявлены направление течения металла и более соответствующие участки детали. Если изделие подвергалось ковке либо штамповке, принципиально изучить участки, где, к примеру, имело место более непростая гибка либо большая вытяжка, также объемы металла, на которые не распространялась деформация. Во всех этих случаях нужно Приготовление микрошлифов изучить микроструктуру приемущественно в нап­равлении течения металла, а время от времени также и в перпендикулярном направлении. Из больших деталей целесооб­разно вырезать несколько образцов в различных участках, что позволит охарактеризовывать однородность строения металла, из которого сделано данное изделие.

Структуру сплавов, прошедших термообработку, инспектируют как в поверхностных, так Приготовление микрошлифов и в более глубочайших слоях детали, в согласовании с чем и изготовляют эталоны для микроанализа. При оценке параметров сплавов, находящихся в неравновесном состоянии, нужно, вместе с микроанализом, использовать и другие способы исследования и, сначала, измерение твердости.

При исследовании обстоятельств разрушения разных деталей в процессе использования эталоны для анализа вырезают поблизости Приготовление микрошлифов места разрушения и в отдалении от него, чтоб можно было найти наличие каких-то отклонений в строении металла. Не считая того, изучают структуру в продольном и поперечном направлениях.

Получение плоской поверхности эталона. Поверхность эталона, по которой будет проводиться металлографическое исследование, подвергают специальной обработке. Сначала получают примерно плоскую поверхность.

Эталоны маленьких Приготовление микрошлифов размеров для облегчения обработки помещают в особый зажим, состоящий обычно из 2-ух пластинок, которые можно при помощи винтов сближать и раздвигать, либо заливают в особые легкоплавкие сплавы серу и т. п.

Заливку создают последующим образом: на железную либо глиняную пластинку устанавливают круглую либо квадратную оправку (из стали либо латуни Приготовление микрошлифов) и вовнутрь оправки помещают эталон таким макаром, чтоб подготавливаемая поверхность опиралась на пластинку. Потом водянистую легкоплавкую массу заливают в оправку с довольно плотным наполнением ее.

В ближайшее время в лабораторной практике начали использовать более комфортную, чем заливка, запрессовку образцов в пластмассу.

Шлифование плоскости эталона. После получения примерно Приготовление микрошлифов плоской поверхности эталон шлифуют наждачкой, помещенной для этого на плоском основании (обычно на стекле), либо закрепленной при помощи зажимных колец, либо наклеенной на крутящийся круг.

Шлифование создают поочередно наждачкой различного сорта, поначалу с более большим зерном абразива, а потом с более маленьким. Направление движения эталона по наждачке либо Приготовление микрошлифов положение эталона относительно направления круга при смене сорта бумаги изменяют на 90° для наилучшего удаления гребешков и рисок, сделанных предшествующим шлифованием.

Остающиеся на поверхности эталона после шлифования частички абразивного материала убирают обдуванием воздухом либо промывкой водой.

При шлифовании очень мягеньких металлов вырываемые из наждачной бумаги абразивные частички и железные опилки могут Приготовление микрошлифов просто вдавливаться в поверхность мягеньких металлов, потому наждачку за ранее смачивают в керосине либо натирают парафином. Последнее используют, к примеру, при изготовлении микрошлифов из алюминия.

Полирование плоскости эталона. Полированием убирают оставшиеся после шлифования маленькие опасности. Используют механический, химико-механи­ческий и химический методы полирования.

1. Механическое полирование создают на вращающемся круге Приготовление микрошлифов с натянутым либо наклеенным полировальным материалом (фетр, бархат, тонкое сукно), на который безпрерывно либо временами наносят абразивное вещество с частичками очень малых размеров (оксид хрома, оксид алюминия, оксид железа и т. д.). Эти абразивные вещества за ранее взмучивают в воде, а потом поливают ими круг.

Полировальный круг должен Приготовление микрошлифов быть мокроватым, а нажатие эталона на круг малозначительным. Скорость вращения круга поперечником 250 мм должна быть 400–600 об/мин.

Полирование считается законченным, когда поверхность эталона приобретает зеркальный сияние и даже под микроскопом не заметны опасности либо царапинки.

2. Химико-механическое полирование создают полировальным кругом, на который совместно с абразивом наносят хим вещества Приготовление микрошлифов, содействующие более резвой обработке.

Для полирования темных металлов используют пасту ГОИ. Эта паста выпускается 3-х видов по зернистости и состоит из трехоксида хрома, стеарина, керосина, силикагеля и других веществ.

Для полирования цветных и неких редчайших металлов используют травящие химически активные реактивы (к примеру, раствор желтоватой кровяной соли), которые ускоряют Приготовление микрошлифов процесс полирования, а в неких случаях выявляют также ми­кроструктуру без специального следующего травления.

3. Химическое полирование проводят, помещая эталоны в электролитическую ванну и присоединяя их к положительному полюсу. Катодом обычно является пластинка из нержавеющей стали. Шлифованную поверхность эталона располагают против катода. Примерные составы элек­тролита, также плотность тока Приготовление микрошлифов на аноде указаны в табл. 2.

Металл Состав электролита Плотность тока, А/м2 Температура, °С
Углеро-дистая сталь Ортофосфорная кислота — 48 % Серная кислота — 40 % Вода — 12 % (1–6) · 103 35–50
Нержавеющая сталь Ортофосфорная кислота — 38 % Глицерин — 53 % Вода — 9 % (2–20) · 103 20–115


Таблица 2.Состав электролита и режим электрополирования

При включении тока происходит растворение выступов на шлифованной поверхности (анодное растворение), в итоге чего поверхность эталона равномерно Приготовление микрошлифов становится ровненькой (зеркальной).

Этот метод является более совершенным, обеспечивает резвое проведение операции полирования, позволяет стопроцентно избежать конфигурации структуры в поверхностном слое эталона и, не считая того, время от времени выявляет особенности микроструктуры, не обнаруживаемые после полирования механическим методом и хим травления. Принципиальным преимуществом электрохимичес­кого полирования является устра­нение Приготовление микрошлифов наклепа поверхностных слоев, который может образоваться при шлифовании либо механическом полировании металлов (в особенности при изготовлении шлифов металлов низкой твердости).

После полирования, независимо от метода его выполнения, микрошлиф промывают водой, потом, если сплавы окисляются, промывают спиртом и просушивают фильтровальной бумагой.


prigotovlenie-mikroshlifov.html
prigotovlenie-novih-desertov.html
prigotovlenie-po-tochno-vzyatoj-naveske.html