Назначение микроскопического анализа и приготовление микрошлифов

Рис. 6. Оптическая схема металлографического микроскопа; 1 - источник света; 2 - призма; 3 – объектив; 4 – микрошлиф; 5 - окуляр

Микроструктура - это строение металлов и сплавов, наблюдаемое с помощью металлографического микроскопа при увеличении от 50 до 2000 раз. Она выявляется при помощи микроскопического анализа.

Микроскопический анализ металлов и сплавов применяют при выявлении формы, размера и взаимного расположения фаз, структурных составляющих, неметаллических включений (сульфидов, окислов и др.), а также микротрещин, микропор и других дефектов.

Образцы с подготовленной для исследования при помощи металлографического микроскопа поверхностью называются микрошлифами.

Чаще всего образцы имеют цилиндрическую (диаметром 12 мм и высотой 10 мм) или прямоугольную (с площадью основания 12х12 мм и высотой 10 мм) форму. Риски, царапины и другие неровности на поверхности шлифа удаляются шлифованием на шлифовальной бумаге.

При шлифовании постепенно переходят от шлифовальной бумаги с крупным зерном на бумагу с более мелким зерном. Причем шлифуют до полного исчезновения рисок.

Рис. 7. Микроструктура стали нетравленная: 1 – сульфиды; 2 - окислы; 3 - карбиды

После полного удаления рисок шлифованный образец подвергается полированию до получения зеркальной поверхности.

С помощью металлографического микроскопа (рис. Рис. 6) на зеркальной поверхности можно наблюдать только дефекты (микротрещины, микропоры) и неметаллические включения (сульфиды, окислы, графит в сером и ковком чугуне), которые отличаются от светлого фона полированного образца различной окраской (рис. Рис. 7). По зеркальной поверхности шлифа судить о строении исследуемого металла или сплава нельзя.

Для выявления микроструктуры полированную поверхность образца подвергают травлению в растворах кислот, щелочей или солей. При травлении неоднородные участки структуры металла или однофазного сплава выявляются и становятся видимыми под микроскопом (рис. Рис. 8). Признаком протравливания является потускнение поверхности микрошлифа.

Сущность процесса выявления структуры травлением заключается в различной степени растворения или окрашивания отдельных фаз или структурных составляющих зерен чистых металлов или твердых растворов и химических соединений (рис. Рис. 9).

При освещении микрошлифа слаботравленные участки отразят больше лучей света в поле зрения микроскопа, и будут казаться светлыми, а участки, протравившиеся сильно, отразят вследствие рассеивания света меньше его лучей в поле зрения микроскопа, и будут казаться темными (рис. Рис. 10). Таким образом, на разнице в состоянии поверхности и количестве отраженных лучей и основано выявление структуры сплавов.

Границы зерен металла травятся сильнее самих зерен, потому что поверхностные слои зерен обогащены примесями. В местах, соответствующих границам зерен, после травления получаются углубления. Вследствие рассеивания света в местах углублений границы зерен кажутся темными (рис. Рис. 11).