Теоретические сведения

Микроскопический анализ заключается в исследовании струк- туры металлов с помощью микроскопа. Наблюдаемая в микроскоп структура называется микроструктурой. При помощи микроанализа изучают фазовый состав и структурные составляющие металла или сплава; размер, форму и ориентировку зерен; наличие дефектов, сни- жающих качество металла (включения, микротрещины и др.).

Результатом микроанализа является заключение о характере об- работки материала, о соответствии структуры техническим условиям, нарушении технологии и т.п.

Микроанализ включает две операции: приготовление микро- шлифа и изучение его микроструктуры.

Микрошлиф представляет собой образец, вырезанный из гото- вой детали, заготовки или инструмента, специально подготовленный для исследования микроструктуры. Приготовление микрошлифа включает такие операции, как шлифование, полирование, травление.

Изучение микроструктуры металла лучше начинать с рассмот- рения под микроскопом непротравленного шлифа. На светлом фоне будут видны неметаллические включения в виде темных, иногда ок- рашенных в другие цвета, участков (рисунок 2.1).

а                          б                           в

а - включения сульфидов железа FeS в виде оторочек по границам зерна;

б - включения хрупких оксидов;

в - включения графита в чугуне.

Рисунок 2.1 – Неметаллические включения в железоуглеродистых сплавах (сталь, чугун)

Изучив чистоту металла или форму включений графита в чугу- не, микрошлиф травят и вновь исследуют под микроскопом – теперь уже выявленную микроструктуру. Определяют количество структур- ных составляющих, их размер, форму, цвет, характер расположения, однородность.

Структурная составляющая – это часть структуры, видимая под микроскопом как однородная. Она может быть одно- и двухфазной, т.е. представлять собой механическую смесь двух фаз.

Инструментальные стали по структуре можно отнести к сле- дующим трем группам:

1) ледебуритная сталь – к ней относятся все марки быстрорежу- щей стали и марки X12, Х12М и ХВ5;

2) заэвтектоидная и эвтектоидная сталь – к ней относится боль- шая часть марок легированной инструментальной стали, а также мар- ки углеродистой инструментальной стали У8У13;

3) доэвтектоидная сталь – к ней относится марка У7 (углероди- стая инструментальная сталь) и марки легированной инструменталь- ной стали, применяемые для штампов: 5ХНМ, 5ХГМ, 4ХС, 4ХВС, 5ХВС, 5ХВГ.

В микроструктуре высоколегированных инструментальных ста- лей (содержание легирующих элементов >10 %) после отжига при- сутствуют мелкодисперсные карбиды М₆С. Микроструктура низколе- гированных сталей и углеродистых – перлит и карбиды (рисунок 2.2).

В микроструктуре сталей после закалке присутствуют мартенсит и первичные карбиды (рисунок 2.3).

Микроструктура сталей после закалки отпуска (9ХС; У7; У12; Х12 – низкий, Р18 – высокий) – мартенсит отпуска, остаточный ау- стенит и карбиды (рисунок 2.4).

 

 

Рисунок 2.2 – Микроструктуры инструментальных сталей после отжига: 1 – 9ХС; 2 – Р18; 3 – У7; 4 – У12; 5 – Х12; 6 – 3Х3М3Ф

(увеличено в 500 раз)

 

Рисунок 2.3 – Микроструктуры инструментальных сталей после закалки: 1 – 9ХС; 2 – Р18; 3 – У7; 4 – У12; 5 – Х12; 6 – 3Х3М3Ф

(увеличено в 500 раз)

 

Рисунок 2.4 – Микроструктуры инструментальных сталей после закалки и последующего отпуска:

1 – 9ХС; 2 – Р18; 3 – У7; 4 – У12; 5 – Х12; 6 – 3Х3М3Ф

(увеличено в 500 раз)

 

Контрольные вопросы

1. Что такое микроанализ, микроструктура, микрошлиф?

2. Перечислите основные операции приготовления микрошлифа.

3. Что такое структурная составляющая?

4. Структура инструментальных сталей в отожженном состоянии.

5. Структура инструментальных сталей после закалки и отпуска.

6. Остаточный аустенит и его влияние на свойства.