ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Методы оптической микроскопии из "Материаловедение " Исследование структуры методом оптической микроскопии, предложенное П. П. Аносовым в 1831 г., широко используется для изучения строения металлов и для технического контроля их качества в промышленности. [c.23] Это объясняется тем, что между структурой металла, видимой в оптическом микроскопе (при использовании белого света), и многими его свойствами существует, как указывалось в гл. I, достаточно определенная, хотя и качественная связь. Микроанализ позволяет во многих случаях объяснить причины изменения свойств сплавов в зависимости от изменения химического состава и условий обработки. [c.23] Применение белого света позволяет наблюдать структуру металла при общем увеличении от нескольких десятков до 2000— 3000 раз. Однако полезное увеличение, определяемое условиями дифракции света, как будет показано, не может быть выше 1500 раз. [c.23] Выбор увеличения в пределах, допускаемых оптическим микроскопом, решается в зависимости от структуры сплавов. В одних случаях нет необходимости (и даже нецелесообразно) применять большие увеличения для других сплавов изучение структуры при большом увеличении является необходимым. [c.24] На рис. 6 показана микроструктура однофазной латуни после прокатки и отжига при увеличении в 150 раз. Рассмотрение структуры этой же латуни при значительно большем увеличении, например в 1500 раз, не показывает новых характерных особенностей, но вместе с тем представление об общем кристаллическом ее строении может оказаться менее отчетливым, так как в поле зрения не будет находиться достаточного числа зерен, а только одно зерно, а при еще большем увеличении даже часть зерна. [c.24] На рис. 7 показана микроструктура шарикоподшипниковой стали после окончательной термической обработки, т. е. в состоянии, в котором эта сталь имеет высокую твердость и износоустойчивость, необходимую для готовых шарико- или роликоподшипников. [c.24] В 100 раз дает более отчетливое представление о характере распределения карбидов (карбидной полосчатости), в то время как увеличение в 500 раз ясно обнаруживает размеры и форму отдельных карбидов. [c.25] Как правило, микроанализ проводят сначала при небольшом увеличении, а затем в зависимости от строения обнаруживаемой структуры и целей исследования — при больших увеличениях, просматривая в каждом случае ряд участков шлифа. [c.26] Чистые металлы и однофазные сплавы (твердые растворы) имеют в литом состоянии характерную дендритную структуру, а после пластической деформации и отжига, приводящего металл в равновесное состояние, структура состоит из сравнительно одинаковых по форме зерен (равноосных полиэдров). На рис. 9 показана микроструктура меди, а на рис. 6 — однофазной латуни после литья, обработки давлением и отжига. [c.26] Многофазные, в том числе двухфазные, сплавы имеют более сложную структуру, состоящую из различного сочетания фаз, например в виде эвтектики, эвтектоида и др. [c.27] На рис. 10 показана структура, типичная для эвтектики, в данном случае системы Си—СидР (рис. 11). Для сравнения на рис. 12 приведена структура эвтектоида железоуглеродистых сплавов. Обе структуры имеют тонкое строение, однако эвтектоид является более дисперсным, так как образуется при распаде твердого раствора, когда процессы диффузии протекают более замедленно. [c.27] На рис. 16 показана двухфазная структура, полученная в результате перитектической реакции. Округлые участки представляют собой фазу ос, образованную в начале кристаллизации, а область вокруг этих участков — фазу р, полученную в результате перитектической реакции. Определение структуры перитектики представляет больше затруднений, чем определение других многофазных структур, поскольку в условиях охлаждения сплавов, применяемых на практике, перитектическая реакция, как проходящая на поверхности раздела фаз, обычно не протекает до конца. [c.30] Тройные и более сложные сплавы также имеют подобные формы структурных составляющих — однофазных твердых растворов и избыточных фаз. Несколько иную форму имеют сплавы, содержащие эвтектику. Например, при кристаллизации тройного сплава, не соответствующего точно эвтектическому составу, сначала выделяется избыточная фаза, затем двойная эвтектика и в последнюю очередь при окончании застывания — тройная эвтектика. Двойная эвтектика в сплаве из трех компонентов кристаллизуется в интервале повышенных температур, в то время как тройная эвтектика кристаллизуется при постоянной и более низкой температуре. Поэтому выделения двойной эвтектики более крупные и легче различаются при микроанализе, чем выделения тройной эвтектики. [c.30] На рис. 17 показана микроструктура тройного сплава системы РЬ—В1—5п, соответствующего по составу линии двойных эвтектик. [c.30] Такой сплав не имеет избыточной фазы на фотографии видны участки с более дифференцированной структурой (двойная эвтектика), расположенной в основной, менее различимой металлической массе, представляющей выделения тройной эвтектики. [c.31] Микроанализ выявляет структуры сплавов в неравновесном состоянии, в котором многие сплавы применяются в технике. [c.31] Образование в закаленной стали структуры мартенсита, обнаруживаемое микроанализом, резко изменяет свойства, в частности повышает прочность, твердость и значительно уменьшает пластичность и вязкость. При низком отпуске (при 200—250° С) закаленной стали ее микроструктура изменяется, но после нагрева выше 300— 350° С микроанализ обнаруживает еще большие изменения, связанные с распадом твердого раствора (мартенсита) и коагуляцией цементита. Поэтому микроанализ позволяет судить о тех значительных и важных для практики изменениях механических и физических свойств стали, которые вызывают эти превращения. [c.32] Однако микроанализ, обнаруживая в закаленной стали характерное внешне игольчатое строение мартенсита (см. рис. 18), отличающее его от других структурных составляющих стали, не позволяет определить природу этой фазы. [c.32] Микроанализ не позволяет также характеризовать структуру неравновесного сплава в тех случаях, когда избыточные фазы еще не отделились от основной фазы (т. е. их кристаллические решетки остаются сопряженными или когерентносвязанньши) или когда выделения избыточной фазы являются чрезвычайно мелкими (суб-микроскопическими), т. е. не могут быть обнаружены при данной разрешающей способности микроскопа. В частности, это относится к процессам, происходящим при старении или низком отпуске закаленного сплава. Данные о структуре таких сплавов дает электронная микроскопия и рентгеновский анализ. [c.32] Способ обработки сплава резко влияет на его структуру и свойства. С помощью микроанализа можно определять, каким образом изготовлен изучаемый сплав (или деталь), какой предварительной обработке он подвергается. В частности, микроанализ позволяет определить, находится ли сплав в литом состоянии или он подвергался обработке давлением и какое влияние оказала пластическая деформация на его структуру. [c.32] Вернуться к основной статье