Микроанализ структуры образца

Основы микроанализа

Микроанализ - исследование структуры материалов с помощью микроскопов. Большие увеличения позволяют определять в этом случае размеры, форму, взаимное расположение и количество кристаллов различных фаз, т.е. микроструктуру материала.

Наибольшее распространение имеют оптические микроскопы. Их полезное максимальное увеличение достигает примерно 1500 раз, а разрешающая способность (наименьшее расстояние между двумя точками, при котором они видны раздельно) 0,2 мкм (200 нм).

Поскольку металлы в видимом свете непрозрачны, для исследования их структуры в металлографическом оптическом микроскопе используется метод отражения падающего светового потока от специально подготовленной поверхности образца.

Образцы для таких исследований (микрошлифы) после тщательной полировки подвергаются травлению - воздействию специальными химическими реактивами. Травитель с разной интенсивностью реагирует с “телом” зерен и их границами, с различными фазами, структурными составляющими. В результате на полированной поверхности образца возникает микрорельеф, приводящий к избирательному отражению падающего светового потока и, соответственно, к формированию изображения микроструктуры изучаемого объекта (см.рис. 1.2).

Принцип работы на оптических микроскопах различных конструкций одинаков, поскольку для получения четкого изображения структуры необходимо совместить поверхность микрошлифа с фокальной плоскостью объектива Расстояние между ними регулируется последовательно сначала макровинтом грубой настройки, а затем, когда изображение в окуляре обнаружено, окончательная фокусировка - микрометрическим винтом.

В последующих работах оптический микроскоп будет широко применяться для анализа структуры сплавов в различных состояниях. В этой работе в качестве примера рассмотрим метод определения размера зерна в металле.

Размер зерна является важным параметром структуры, так как от него в значительной мере зависят механические свойства металла. Так, при прочих равных условиях мелкозернистый металл обладает большей прочностью, твердостью и ударной вязкостью, чем крупнозернистый.

Существуют различные способы определения величины зерна - для сталей они регламентированы ГОСТ 5639-82.

Наиболее простой – экспресс-метод визуального сравнения изображения с эталонными шкалами. На эталонных шкалах приведена микроструктура с различной величиной зерна, оцениваемой номером от ‑3 до +14. Основной диапазон микроструктур - с номером зерна от 1 до 10 (больший номер соответствует меньшему зерну) при увеличении ´100.

Специально подготовленные для выявления зерна образцы изучают при 100‑кратном увеличении и сравнивают с эталонными шкалами. Отыскав аналог, определяют номер зерна. Если последний выходит за пределы 1...10 номеров, используют другие увеличения и данные табл. 1.1. Зная номер зерна (N), можно оценить количество зерен (n) на площади в 1 мм2 по формуле n = 2N+3, а также - среднюю площадь S=1/n и средний диаметр зерна.

3.