Указания относятся к практической части лабораторной работы, мерам предосторожности и технике безопасности при ее выполнении.
* Подробнее о выборе увеличения см. в прил.3.
Необходимые материалы и оборудование
- образец из углеродистой стали для приготовления микрошлифа (выдается индивидуально каждому студенту);
- верстак, оснащенный тисками и напильником для выравнивания поверхности образца;
- рабочий стол с набором шлифшкурок и шлифбумаг разной зернистости;
- полировальная установка;
- порошок окиси хрома для полировки;
- реактив (3…5)% - й концентрации азотной кислоты (HNO3) в спирте для травления;
- фильтровальная бумага для сушки шлифов после промывания в воде;
- металлографический микроскоп для изучения выявленной микроструктуры;
- атлас типичных микроструктур углеродистых сталей.
Меры предосторожности и техника безопасности
При выполнении практической части работы
А. При полировании не работай без защитного кожуха 4 (рис. 2) полировального диска!
Примечание. Если шлиф вырвется из рук (бывает при сильном нажатии или повреждении сукна), выключи установку и дождись остановки полировального диска; подними защитный кожух и извлеки шлиф (обычно он находится под защитным кожухом или диском); поставь на место защитный кожух, включи полировальный станок и продолжай полирование.
Б. При работе на микроскопе:
- не применяй большие усилия при вращении макро- и микрометрических винтов фокусировки объектива;
- тщательно промывай и суши микрошлиф перед установкой его на предметный столик микроскопа (загрязнения и влага, попавшие на оптику объектива, искажают изображение микроструктуры и выводят оптику из строя).
Содержание отчета
и Защита лабораторной работы
При составлении отчета необходимо:
- сформулировать цель и задачи работы;
- кратко описать последовательность операций при приготовлении шлифа и методику выявления микроструктуры;
- привести зарисовку микроструктуры стали.
Защита работы проводится в форме собеседования с преподавателем.
Перед защитой проработать теоретический материал из рекомендуемой литературы, а также лекционный курс («Строение металлов») и настоящие МУ.
Вопросы для самоподготовки к выполнению
и защите лабораторной работы
1. Почему важно изучение микростроения металлов и металлических сплавов?
2. Чем отличается изображение шлифа, наблюдаемого невооруженным глазом и с помощью микроскопа?
3. Как определяют увеличение микроскопа?
4. Покажите принципиальную схему получения изображения в оптическом металлографическом микроскопе.
5. Назовите последовательность операций при приготовлении микрошлифа.
6. Почему при шлифовании и полировании образца не рекомендуется применять большие усилия нагружения?
7. На чем основано выявление зернистого строения металла, структурных составляющих и разных фаз на шлифах?
Список рекомендуемой литературы
1. Практическая металлография / Р.И. Малинина [и др.]. – М.: Интермет Инжиниринг, 2002. – 240 с.
2. Панченко, Е.В. Лаборатория металлографии: учеб. пособие / Е.В. Панченко [и др.]; под ред. Б.Г. Лившица. 2-е изд. – М.: Металлургия, 1965. – 440 с.
3. Атлас типичных микроструктур (кафедральное пособие).
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Механизм выявления микроструктуры при травлении
и получении ее изображения в отраженном свете
Выявление микроструктуры металлов основано на неравномерном растворении в реактиве деталей структуры (структурных составляющих).
В чистом металле границы зерен растравливаются сильнее, чем тело зерна. В результате на границах зерен после травления образуются углубления, которые рассеивают («гасят») лучи света, и потому при рассмотрении структуры под микроскопом они наблюдаются в виде темных линий (рис.4).
Рис. 4. Отражение потока света от поверхности шлифа в чистых металлах: 1 – прямой и отраженный поток света, 2 – рассеянный поток света
В сплавах неоднородные структурные составляющие также обладают неодинаковой растворимостью и потому на поверхности шлифа образуется определенный рельеф разной глубины (рис. 5а). Более глубоко протравленные (вытравленные) участки шлифа дают больше рассеянных лучей и выглядят в микроскопе более темными (рис. 5б).
Рис.5. Схема отражения потока света в неоднородном феррито-перлитном сплаве (а) и наблюдаемая микроструктура в нем под микроскопом (б): Ц – пластина цементита в перлите (светлая); Ф – пластина феррита в перлите (темная)
Приложение 2
Наиболее употребительные реактивы
для выявления микроструктуры различных сплавов
| № | Назначение реактива | Состав реактива | Особенности применения реактивов |
| Для углеродистых и легированных конструкционных сталей и чугунов | 3 – 5% – ный раствор азотной кислоты (HNO3) в этиловом (С2H5OH) или метиловом (СH3OH) спирте | Погружением в реактив | |
| Для алюминиевых сплавов | 10 – 15% – ный раствор едкой щелочи (NaOH) в дистиллированной воде | При подогреве реактива до 70º С время травления ускоряется до 4-5 сек | |
| Смесь кислот: 1% плавиковой кислоты (HF); 2,5% азотной кислоты (HNO3); 1,5% соляной кислоты (HCl); 95% H2O | Многократные переполировки | ||
| Для медных сплавов | 8% – ный аммиачный раствор хлорной меди (CuCl2) | Травление начинают протиранием ваткой, смоченной в реактиве, с легкими переполировками, а затем – погружением на 30 – 120 сек | |
| 3% – ный раствор хлорного железа FeCl3 (от 1 до 2,5 г) с 10% – ной соляной кислотой HCl (от 1 до 25 см3) на 100 см3 воды (Н2O) | |||
| Для баббитов и магниевых сплавов | 2 – 4% – ный раствор азотной кислоты (HNO3) в этиловом спирте (С2H5OH) | Погружением в реактив |
Приложение 3
Значения увеличений микроскопа МЕТАМ РВ – 22 при работе в светлом поле и в поляризованном свете
| Объективы | Окуляры | |||||||||
| 6,3х | 10х | 12,5х | 16х | 20х | ||||||
| Увеличение | Линейное поле в пространстве предмета, мм | Увеличение | Линейное поле в пространстве предмета, мм | Увеличение | Линейное поле в пространстве предмета, мм | Увеличение | Линейное поле в пространстве предмета, мм | Увеличение | Линейное поле в пространстве предмета, мм | |
| F=25 A=0,17 | 2,5 | 2,0 | 1,6 | 1,5 | — | — | ||||
| F=16 A=0,30 | — | — | 1,4 | 1,2 | 0,90 | 0,7 | ||||
| F=6,3 A=0,60 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,35 | — | — | ||||
| F=4,0 A=0,85 | — | — | 0,3 | 0,3 | 0,22 | 0,18 |
Приложение 4
Общий вид (рис. 6) и оптическая система (рис. 7) широко используемого в металлографических лабораториях оптического светового микроскопа модели МИМ – 7
| Рис. 6. Общий вид микроскопа МИМ – 7: 1 – основание; 2 – корпус; 3 - фотокамера; 4 – микрометрический винт; 5 – визуальный тубус с окуляром; 6 – рукоятка иллюминатора; 7 – иллюминатор; 8 – предметный столик; 9 – клеммы; 10 – винты перемещения столика; 11 – макрометрический винт; 12 – осветитель; 13 – рукоятка светофильтра; 14 – стопорное устройство осветителя; 15 – рамка с матовым стеклом |
| Рис.7. Оптическая система микроскопа МИМ – 7: 1 – зеркало; 2 – матовое стекло; 3 – фотоокуляры; 4 – окуляр; 5 – зеркало; 6 – ахроматическая линза; 7 – плоскопараллельная отражательная пластинка; 8 – объектив; 9 – микрошлиф; 10 – линза; 11 – пентапризма; 12 – полевая диафрагма; 13 - фотозатвор; 14 – линза; 15 – апертурная диафрагма; 16 – линза; 17 – коллектор; 18 – лампа (источник света); 19 - светофильтр; 20 – зеркало |
Материаловедение. Материаловедение и технология конструкционных материалов. Микроанализ металлов и сплавов: методические указания к выполнению и оформлению лабораторной работы №1 для студентов всех специальностей и форм обучения
Виктор Яковлевич Жарков,
Валентин Павлович Мельников
Научный редактор С.В. Давыдов
Редактор издательства Л.И. Афонина
Компьютерный набор Ю.В. Баранский
Темплан 2007 г., п. 198
Подписано в печать..07. Формат 60×84 1/16. Бумага офсетная. Офсетная печать. Усл. печ. л. 0,87. Уч.-изд.л. 0,87. Тираж 75 экз. Заказ Бесплатно.
Брянский государственный технический университет
241035, г. Брянск, бульвар им. 50-летия Октября, 7, тел. 58-82-49.
Лаборатория оперативной полиграфии БГТУ, ул. Харьковская, 9.
