ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Структурные и физические методы исследования металлов из "Технология металлов Издание 2 " Современные металлы и сплавы, различаясь по составу и строению, обладают разнообразными свойствами. Используя какой-либо один метод, даже очень совершенный, не представляется возможным получить полную информацию о свойствах данного металла или сплава. Поэтому в любой лаборатории обычно применяют не один, а несколько методов анализа, которые дополняют друг друга. [c.137] Как правило, изучение свойств металлов или металлических сплавов начинается с определения химического состава. [c.137] Химический состав определяют главным образом методами количественного анализа. В тех случаях, когда не требуется очень большой точности, но необходима скорость определения состава, используют спектральный анализ. [c.137] Размеры микрообластей при подобных исследованиях лел ат в интервале от 100 до 0,01 мкм. [c.138] Метод макроструктурного анализа (макроанализ) заключается в изучении строения металлов и сплавов невооруженным глазом или, например, при небольших увеличениях с помощью лупы. [c.138] Макроанализ осуществляют чаще всего после предварительной подготовки исследуемой поверхности — после шлифования и травления специальными реактивами. Макроанализ позволяет наблюдать одновременно большую поверхность образца или детали. При помощи макроструктурного анализа можно установить вид излома (вязкий, хрупкий), величину, форму и расположение зерен и дендритов литого металла, характер предшествующей обработки металла и т. д. Кроме того, макроанализ дает возможность обнаружить газовые пузыри, усадочные пустоты, трещины, ликвацию серы, фосфора и т. д. [c.138] Ликвацией называется неоднородность химического состава в сплавах. Различают три вида ликвации зональную, по удельному весу, и дендритную (внутри-кристаллическую). [c.138] Зональная ликвация наблюдается в объеме слитка (см. рис. 53). По мере кристаллизации металл слитка будет все более обогащаться различными примесями, поэтому химический состав зон 1—3 будет раз личным. [c.138] Ликвация по плотности (удельному весу) наблюдается при сплавлении металлов, сильно различающихся по плотности (удельному весу). Так, в сплавах системы свинец — сурьма верхняя часть слитка будет обогащена сурьмой, а нижняя — свинцом, тем самым отличаясь от среднего состава сплава. [c.138] Кристаллизующиеся в конце междендритные пространства содержат наибольшее количество более легкоплавких компонентов и различных примесей. [c.139] В большинстве случаев ликвация является нежелательным явлением, так как в результате неоднородности химического состава сплава по сечению изделия получаются различия в свойствах. [c.139] Изучение макроструктуры нередко дополняется также исследованием излома металла, что позволяет судить о причинах разрушения (усталостный излом, закалочные трещины и т. п.). [c.139] Методом макроструктурного анализа изучают поверхностное строение металлов и сплавов при помощи оптических микроскопов при относительно больших увеличениях— обычно от 50 до 2000 раз. При таких увеличениях можно обнаружить элементы структуры размером до 0,2 мкм. Изучение микроструктуры проводят на специально приготовленных образцах—микрошлифах. Микрошлифы должны иметь зеркально блестящую поверхность, потому что структуру металлов и сплавов, как тел непрозрачных, рассматривают в отраженном свете 1. [c.139] Под микроскопом на микрошлифе после полирования можно увидеть микротрещины и неметаллические включения (графит в чугунах, оксиды, сульфиды и т.д.) Для выявления самой микроструктуры металла поверхность шлифа травят, т. е. обрабатывают специальными реактивами, состав которых зависит от состава металла. Выявление микроструктуры при травлении основано на том, что различные фазы протравливаются неодинаково и, таким образом, окрашиваются по-разному. В результате травления микрошлифов чистых металлов возможно выявить форму и размеры отдельных зерен. Микроанализ позволяет установить величину, форму и ориентировку зерен, отдельные фазы и структурные составляющие, изменение внутреннего строения металлов и сплавов в зависимости от условий их получения и обработки и т. д. [c.139] При изучении механизма и кинетики разрушения анализ излома с помощью фрактографии дает возможность определять характер разрушения (хрупкое, пластичное, внутризеренное, межзеренное) и относительную скорость процесса, а также изменение этих характеристик по мере развития трещины, вследствие которой произошло разделение тела. [c.140] Метод термического анализа (иначе физико-химического) основан на явлении теплового эффекта. Фазовые превращения в сплавах, например появление твердой фазы в начале кристаллизации (или плавление при нагревании), переход металла в твердом состоянии из одной формы кристаллического строения в другую, растворение или выделение избыточной фазы и т. д., сопровождаются тепловым эффектом. В соответствии с этим на кривых измерений, построенных в координатных осях температура — время, при температурах фазовых превращений наблюдаются точки перегиба или температурные остановкиТемпературы, соответствующие фазовым превращениям, называются критическими точками. [c.141] Дилатометрический метод. При нагреве металлов и сплавов происходит изменение объема и линейных размеров тела — тепловое расширение. Если эти изменения обусловлены только увеличением энергии колебаний атомов за счет повышения температуры, то при возвращении температуры к прежнему уровню восстанавливаются и исходные размеры тела. [c.141] Если же в теле при нагреве (или охлаждении) происходят фазовые превращения, то изменения размеров могут быть необратимыми. [c.141] Изменения размеров тел, связанные с нагревом и о.хлажденнем, изучают на специальных приборах — дилатометрах. [c.141] Вернуться к основной статье