Вивчивши матеріали цього розділу, учні знатимуть:
• різні методи дослідження структури металів і сплавів;
• поняття мікроаналізу та макроаналізу внутрішньої будови металів і сплавів;
• способи дослідження структури мікроаналізом і макроаналізом;
• вимоги стосовно виготовлення мікро- і макрошліфів;
• особливості фізичного й термічного аналізів металів і сплавів.
1. Метали мають фізичні, хімічні, технологічні та інші спеціальні властивості. Встановлено залежність між властивостями металів і їхньою внутрішньою будовою, знайдено засоби зміни властивостей у необхідному напрямку. Властивості визначаються структурою, під якою розуміють внутрішню будову металів і сплавів, що характеризуються закономірним розташуванням атомів і молекул, які утворюють кристалічну решітку.
2. Розрізняють макро- і мікроструктуру металів і сплавів. Макроструктура - будова металу, яку можна виявити неозброєним оком або за допомогою лупи при невеликому збільшенні (у ЗО разів). Найчастіше макроаналіз використовують для визначення:
- форм, розмірів і взаємного розміщення великих зерен кристалів;
- характерного розташування волокон у деформованому металі (кованих і штампованих деталях);
- якості зварних швів, пористості, раковин, тріщин, шлакових включень, наявності сіркових та інших домішок;
- первинних кристалів і пустот, які з'являються після лиття.
3. Макробудову можна вивчити не лише безпосередньо на поверхні металів (відливок, поковок), а й у зламах заготовок або на спеціально підготовлених вирізаних поверхнях, у тому числі внутрішніх, які перед дослідженням шліфують і протравлюють спеціальними травниками для більш рельєфного виявлення структури цих поверхонь.
4. Макрошліф - це зразок, підготовлений шліфуванням і травленням реактивами після вирізування його з деталі за характерним перерізом. Реактиви (кислот, лугів або солей) здатні по-різному забарвлювати і розчиняти складові структури зразка, а також розширювати тріщини, пори та сприяти досконалішому вивченню інших дефектів.
5. Мікроструктура - кристалічна будова металів і сплавів, яку можна виявити при збільшенні за допомогою металографічного (збільшення у 40...2500 разів) або електронного мікроскопа (збільшення у 25 000 разів). Мікроскопічний метод дослідження металів і сплавів, або мікроаналіз, дає змогу вивчати структуру металів і сплавів за допомогою мікроскопа на спеціально підготовлених зразках, які називають мікрошліфами.
6. Для визначення структури поверхню мікрошліфа розглядають під мікроскопом. Готують мікрошліфи спочатку так само, як і макрошліфи (вирізання та шліфування зразків), але тут обов'язковим є полірування поверхні перед травленням. Властивості металів і сплавів залежать здебільшого від особливостей їхньої структури. Структура формується в результаті кристалізації і перекристалізації металу. Визначальними факторами структури є форма та розміри зерен.
7. Мікроаналіз дає змогу визначити фазовий склад сплаву, розмір, форму та взаємне розміщення зерен, різні мікропори тощо, виявити і зафіксувати зі збільшенням структуру, зображену на фотографії.
8. Мікрошліф має відполіровану поверхню. Чим гладкішою буде поверхня шліфа, тим чіткіше одержимо зображення структури, тому що мікроструктуру можна розглядати лише у світлі променів, відбитих від поверхні мікрошліфа.
9. При витравленні хімічними реактивами поверхні мікрошліфа не всі її ділянки розчиняються однаково, це залежить від характеру орієнтації зерен у металі та хімічного складу. Оскільки зерна в металі розміщені один проти одного по-різному, то вони неоднаково й
розчиняються - одні сильніше, інші слабше. Розглядаючи травлену поверхню під мікроскопом, спостерігаємо розміщення зерен всередині металу як наслідок нерівномірності розсіювання світлових променів.
10. Фізичні способи аналізу та контролювання металів і сплавів застосовують для виявлення внутрішніх дефектів (пористості, шлакових і газових включень) при дослідженні кристалічної будови. Це рентгенівський аналіз, спосіб радіоактивних ізотопів, ультразвуковий і магнітний способи.
11. Термічний аналіз - це спосіб дослідження металів і сплавів при нагріванні й охолодженні зразка, що контролюється; його застосовують для встановлення критичних точок при побудові діаграми стану сплавів. Одержані діаграми стану сплавів дають необхідну характеристику температурного перетворення сплавів.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Що таке мікроаналіз і як його проводять?
2. Як готують мікрошліфи?
3. Чим відрізняється мікроаналіз від макроаналізу?
4. Що можна визначати при мікроаналізі?
5. Що таке фізичні способи аналізу?
6. Які дефекти виявляють при фізичних способах аналізу?
7. Що таке термічний аналіз сплавів?
8. З якою метою поверхню мікрошліфа травлять хімічними реактивами?
Д/з: опрацювати,дати відповідь на контрольні запитанння.