Лабораторная работа № 2

Микроструктурный анализ материалов (2 часа)

Цель работы: научиться осуществлять микроструктурный анализ материалов (исследовать внутреннее строение материалов с помощью металлографических микроскопов).

Задачи работы:

1 усвоить сущность понятий «микроструктурный анализ», «микроструктура», «микрошлиф», «травление»;

2 ознакомиться с устройством и принципом работы окулярного микрометра МОВ-1-15 и оптических металлографических микроскопов, применяемых для изучения микроструктур сплавов (световой микроскоп МИМ-7 и инвертированный агрегатный микроскопами ЛабоМет-И вариант 3);

3 освоить методику приготовления микрошлифов.

Обеспечивающие средства: окулярный микрометр МОВ-1-15, световой микроскоп МИМ-7 и инвертированный агрегатный микроскопами ЛабоМет-И вариант 3, образцы материалов для приготовления микрошлифов, наждачная бумага, полировальный станок,          4% раствор азотной кислоты в спирте.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Микроструктурный анализ заключается в изучении микроструктуры металлов и сплавов.

Микроструктура – это строение сплава, видимое при больших увеличениях с помощью микроскопа. Изучение микроструктуры металлов и сплавов, вследствие их непрозрачности, производится на специальных металлографических микроскопах в отражённом свете. Для наблюдения всех присутствующих фаз в микроскопах используют белый свет (световая микроскопия) и поток электронов (электронная микроскопия).

С помощью светового микроскопа изучается строение металлов и сплавов при общем увеличении в 50 … 2000 раз. Определяют количество, форму, размеры и взаимное расположение кристаллических зёрен (частиц) разных фаз, структурных составляющих и неметаллических включений (сульфидов, оксидов и др.).

Для микроскопического анализа из испытуемого материала приготавливают образец – микрошлиф операциями вырезки, шлифования, полирования и травления.

Приготовление микрошлифов. Микрошлиф (цилиндр 0 18^× 20 мм или призма 10 × 10 × 20 мм) изготавливают с плоской поверхностью основания. При этом высокий (свыше 80°С) нагрев образца не допускается. Полученную плоскую поверхность образца шлифуют на абразивной (наждачной) бумаге (полотне) зёрнами различных размеров (номеров); сначала крупным зерном, потом мелким зерном до исчезновения рисок. Полирование микрошлифа осуществляется механическим или электролитическим способами. Механическое полирование проводится на полировальном станке сукном, смоченным суспензией окиси хрома в керосине (воде). Полируют до полного исчезновения рисок и получения зеркальной поверхности.

Травление – операция смачивания зеркальной поверхности образца растворами кислот (4% раствор азотной кислоты в спирте), щелочей, солей для выявления его микроструктуры.

Устройство микроскопа МИМ-7 и окулярного микрометра МОВ-1-15. Микроскоп МИМ-7 состоит из осветителя, корпуса и верхней части. Осветитель содержит лампу накаливания. В корпусе микроскопа на­ходятся светофильтр, фотоокуляры, устройство для фотографирования микроструктуры. Верхняя часть микроскопа имеет иллюминаторный тубус с отверстием под объектив; визуальный тубус с отверстием для окуляра; предметный столик для микрошлифа.

Окулярный винтовой микрометр МОВ-1-15* служит для измерения линейных размеров объектов, рассматриваемых в микроскоп. Микрометр состоит из компенсационного окуляра 15* и отсчетного механизма. В фокальной плоскости окуляра расположена неподвижная шкала, с ценой деления 1 мм, и подвижная сетка перемещается от микрометрического винта, причем целые миллиметры отсчитываются по неподвижной шкале, а сотые доли миллиметра – по барабану микрометрического винта. Цена деления барабана – 0,01 мм.