Металлография – наука о структуре металлов и сплавов; раздел металловедения. Металлография исследует закономерности образования структуры металла, изучает его макроструктуру и микроструктуру, атомно-кристаллическое строение, влияние структуры на механические, электрические, магнитные и другие свойства.
Макроструктуру металлов и сплавов в металлографии наблюдают невооружённым глазом либо при небольшом увеличении (в 30–40 раз). Макроструктура характеризуется формой и расположением крупных кристаллитов (зёрен), наличием и расположением различных дефектов металлов, распределением примесей и неметаллических включений.
Исследования микроструктуры в металлографии производят с помощью светового или электронного микроскопов, с помощью дифрактометра
Металлография позволяет устанавливать взаимосвязь между структурой и свойствами металлических материалов. Устанавливая закономерности образования структуры, металлография прогнозирует свойства новых сплавов.
Помимо закономерностей образования структуры, металлография изучает условия и причины возникновения при кристаллизации, пластической деформации и рекристаллизации текстуры металлов, которая обусловливает анизотропию свойств поликристаллического материала.
Изучение структуры металла в металлографии проводят на специально подготовленных плоских и гладких поверхностях – шлифах. Приготовление шлифа заключается в шлифовке и последующей полировке металла.
| КП– 150402.65–2015 051486 ПЗ
|
Следующим этапом металлографического процесса является выявление структуры. Чаще всего это химическое
травление. При этом поверхность шлифа подвергают воздействию специального реактива, в результате чего выявляются особенности химического и фазового состава и кристаллического строения (макроструктура и микроструктура) – границы зерен, различные фазы, неметаллические включения, поверхностные слои, поры, трещины и др. Для выявления структуры в металлографии также используют
электролитическое травление и метод магнитнойметаллографии. Кроме того металлография практикует следующие способы выявления микроструктуры: тепловое травление, травление в расплавленных солях, катодное распыление, выявление микроструктуры по изменению объема.
Металлография включает в себя и физические методы контроля и исследования металлов, такие как рентгеноструктурный анализ, определение теплоёмкости и электросопротивления, неразрушающий контроль металлов и др.
| Рисунок 2. Схема металлографического микроскопа: 1 – микрошлиф; 2 – предметный столик; 3 – микрометрический винт (грубая наводка); 4 – источник света; 5 – окуляр; 6 – призма; 7 – микрометрический винт (точная наводка); 8 – объектив
|
| КП– 150402.65–2015 051486 ПЗ
|
Качественнаяметаллография
В металлографической практике форма сечений микрочастиц (или самих микрочастиц) оценивается главным образом чисто качественными понятиями. Например, форма микрочастиц цементита в перлите определяется как зернистая, четкообразная или пластинчатая. Имеет место качественная металлография. Часто применяется полуколичественная оценка условными баллами при помощи шкал структур, представляющих произвольный набор тех же определений качественной металлографии, расположенных в определённой последовательности.
Количественная металлография
Количественная металлография – это металлография, занимающаяся изучением количественных характеристик микроструктуры.
Реальное положение вещей таково, что количественная металлография стала возможна относительно недавно, в конечном итоге – благодаря автоматическим анализаторам изображений (ААИ) и находится ещё только в начале своего развития. Основные операции количественной металлографии – подсчет, измерение и классификация элементов, находящихся в поле зрения. Под элементами пространственного микроскопического строения понимаются различные микрочастицы (зёрна, кристаллиты, включения, выделения и др.), а также точечные, линейные, ареальные (плоскостные) образования (точки, линии и поверхности стыка микрочастиц). Результатом операций количественной металлографии могут быть, в частности, количественные параметры зерна или объемные доли различных фаз в структуре сплава.
Стереометрическая металлография
Стереометрическая металлография – это комплекс методов количественной оценки пространственного микроскопического строения металлов и сплавов. Более развёрнутое определение: стереометрическая
| КП– 150402.65–2015 051486 ПЗ
|
металлография – это система методов анализа, позволяющая получить полное представление о действительном пространственном строении сплава по плоскостной структуре – фазовом составе сплава, дисперсности, характеризуемой величиной удельной поверхности, количестве микрочастиц в объёме, их гранулометрическом составе, геометрической форме и т. д.
В качестве обобщения можно отметить, что металлография вообще является стереологическим методом качественного и количественного исследования структуры металлов и сплавов. Качественные (описательные) методы исследования структуры позволяют описать с помощью баллов или условных обозначений тип, форму, размер и взаимное расположение обнаруженных фаз и структурных составляющих методом сравнения с ранее разработанными эталонами микроструктур. Задача количественной металлографии состоит в изучении характеристик пространственного строения структуры путем измерения численных параметров микроскопического изображения.
Металлографические исследования
Металлографические исследования – это комплекс испытаний и аналитических мероприятий, направленный на изучение макроструктуры и микроструктуры металлов, исследование закономерностей образования структуры и зависимостей влияния структуры на механические, электрические и другие свойства металла (сплава).
При металлографическом исследовании выполняется ряд операций, в результате которых получают достоверные данные по качественному и количественному составу материала. Любое металлографическое исследование включает в себя четыре этапа:
· Пробоотбор
· Пробоподготовка
· Собственно металлографический анализ
· Статистическая обработка результатов анализа.
Общая погрешность результатов металлографического исследования равна сумме погрешностей на каждом из вышеназванных этапов, и, конечно же, при выполнении металлографического исследования необходимо стремиться к получению результата с минимальной погрешностью.
Помимо комплекса мероприятий пробоподготовки для оптических исследований (включает в себя пробоотбор, запрессовку, шлифовку, полировку и травление), в металлографическое исследование обязательно входит процедура распознавания и анализа структуры с помощью микроскопии. Кроме того, сегодня сложно представить себе металлографические исследования без современных систем анализа изображения (программное обеспечение для металлографических лабораторий).
| КП– 150402.65–2015 051486 ПЗ
|
Очевидно, что наиболее характерным видом металлографического исследования является выявление микроструктуры металлов, затем анализ микроструктуры металлов (сплавов), а также анализ макроструктуры.
Однако к функциям металлографической лаборатории нередко относят также исследования механических свойств металлов и сплавов. В случаях, когда на предприятии нет отдельной службы, такой как лаборатория механических испытаний, к разряду металлографических исследований относят также такие испытания, как:
· Испытание на растяжение, сжатие;
· Ударные испытания;
· Измерение твёрдости металлов и сплавов;
· Определение микротвёрдости отдельных фаз.
| КП– 150402.65–2015 051486 ПЗ
|
В целях изучения закономерностей структурообразования в металлографических исследованиях также применяют термическую обработку сплавов, при этом используют самые разные виды и режимы термообработки: отжиг, нормализация стали, закалка, отпуск, старение, обработка стали холодом.
Оборудование для металлографических исследований
· Отрезные станки;
· Прессы для запрессовки;
· Оборудование для холодной заливки;
· Шлифовально-полировальные станки;
· Сушильные шкафы;
· Микроскопы в комплексе с системами анализа изображений;
· Твердомеры и Микротвердомеры;
· Печи, ванны, закалочные баки для термообработки.
2017-12-14
6218
