Мета роботи. 1.1 Ознайомитись з методикою дослідження структури металів і сплавів за зломом та макрошліфом

 

1.1 Ознайомитись з методикою дослідження структури металів і сплавів за зломом та макрошліфом.

1.2.Ознайомитись з методикою виготовлення макрошліфу.

 

2 Прилади та технічні засоби навчання

 

2.1 Заготовки макрошліфів.

2.2 Зразки зломів металів і сплавів.

2.3 Набір шліфувальних шкірок і травників.

2.4 Зразки макрошліфів.

2.5 Лупа.

2.6 Фотопапір, 5% розчин сірчаної кислоти, розчин гіпосульфіту (фіксаж).

3 Методичні вказівки до самостійної роботи

 

Метод макроаналізу не дає кількісної, а лише якісну оцінку бу­дови і відповідно властивостей матеріалу. Макроаналіз проводиться візуально не­озброєним оком або із збільшенням до 50 раз (розрізна здатність лупи) за зломом поверхні або спеціально виготовленим макрошліфом. Макроаналіз дозволяє визначити:

1. Порушення суцільності металу (усадочна рихлість, флокени, газові пустоти і раковини, тріщини, непровари в зварних з'єднаннях, неметалеві включення і т.п.).

2. Будову сплаву (розмір зерен, їх форму, розташування, дендритну будо­ву виливка та інше).

3. Хімічну неоднорідність розташування, деяких елементів у сплаві (ліквацію).

4. Будову сплаву, яка утворилась в результаті термічної обробки, наприклад, зону цементації, поверхневого гартування та інше.

5.Будову сплаву, викликану обробкою тиском (волокнис­тість будови, лінії зсуву в наклепаному металі).

Для дослідження макроструктури використовують метод шліфів і метод зломів. Вид злому досліджують спостереженням, а інші особливості макроструктури – на макрошліфах.

Макроаналіз за зломом. Вивчаючи вигляд злому можливо встановити характер руйнування виробу (крихке, в'язке чи втомне).

В площині злому можуть бути виявлені дефекти, які сприяли руйнуванню металу.

Крихкий злом може бути дрібнозернистим або ж грубозернистим і характери­зується кристалічністю без слідів протікання пластичної деформації.

В'язкий злом має характерну волокнисту будову, яка формується в результаті протікання пластичної деформації.

Втомний злом завжди має дві зони руйнування: втомну дрібнозернисту і зону крихкого або в'язкого руйнування в залежності від властивостей матеріалу

Макроаналіз за макрошліфом. За направленням (розташуванням) волокон, які утворились в результаті обробки металу тиском в гарячому стані, можна визначити якій обробці піддавався метал при виготовленні досліджуваного виробу, а також в окремих випадках передбачити надійність експлуатації такого виробу.

Це важливо знати для таких виробів, як колінчасті вали, зубчасті колеса, клапани, гаки підйомних кранів, де потрібно добиватись розташування волокон за профілем деталі.

Макрошліф виготовляють таким чином. З тієї частини деталі або заготовки, яка для конкретного дослідження становить найбільший інтерес вирізують зразок. Вирізування зразка із заготовки або деталі проводиться на металорізальних верстатах, механічною або ручною пилкою по металу, а з матеріалу після термообробки – відрізним наждачним кругом. Щоб не спричинити суттєвих змін у будові металу, потрібно уникати значного нагріву зразка під час вирізування. За допомогою напильника або шліфувального круга, вирівнюють поверхню призначену для макроаналізу.

Отриману таким чином поверхню зразка шліфують на шліфувальних паперах з різною зернистістю абразива механічно або вручну.

Спочатку виконують грубе шліфування на спеціальному абразивному крузі або на спеціальному крупнозернистому шліфувальному папері. Під час щліфування на абразивному крузі необхідно застосовувати інтенсивне охолодження, з метою запобігання термічного впливу на внутрішню будову зразків. Грубе шліфування закінчують після повного вирівнювання всієї поверхні шліфа.

Після грубого шліфування зразок очищують від частинок відокремленого металу та зруйнованого абразива і шліфують на шліфувальному папері з поступовим переходом від паперу з розміром абразивних частинок від 120-100 мкм, до паперу з зернистістю абразива 20-14 мкм. При переході від паперу одного розміру зернистості до іншого необхідно очищувати зразок від абразива та змінювати напрям шліфування на 90^о. При ручному шліфуванні шліфувальний папір кладуть на скло або іншу тверду, гладку підкладку.

Після цього зразки промивають водою та просушують. Для визначення дефектів шліф знежирюють та протравлюють.

Визначення ліквації сірки в сталі за макрошліфом проводиться методом Баумана. Полягає він у наступному.

Поверхню шліфа, добре відшліфовану на шліфуваль­ному папері з дрібним зерном, протирають ваткою, змоченою спиртом. Потім бромсрібний фотопапір на світлі змочують і витримують на протязі 5-10 хвилин у 5% -ному водному розчині сірчаної кислоти і злегка підсушують між листами фільтрувального паперу. Після цього фотопапір емульсійною стороною прикладають до приготовленої площини макрошліфа і обережно, недопускаючи зміщення паперу, погладжують гумовим валочком або рукою (в гумовій рукавиці). Через 3-5 хвилин фотопапір промивають у воді і фіксують у гіпосульфіті (20-30 хвилин) і сушать.

Сірка в сталі знаходиться у вигляді сульфіду MnS і рідше у FeS. Сульфіди на поверхні макрошліфа вступають у реакцію із сірчаною кислотою:

MnS + H₂SO₄ = MnSO₄ + H₂S↑

Сірководень, що виділився в результаті реакції, взаємодіє з кристаликами бро­мистого срібла на фотопапері.

2AgBr + H₂S = AgS + 2HBr

Сірчисте срібло на фотопапері утворює темнобурі плями, які свідчать про місця розташування сірки в площині макрошліфа.

 

4 Завдання і порядок виконання роботи та оформлення звіту

 

4.1 Описати і замалювати зломи запропонованих зразків.

4.2 Під керівництвом викладача провести аналіз на характер розташування сірки в площині макрошліфа методом Баумана.

4.3 Наклеїти у звіт відбиток макрошліфа і описати його.

5 Контрольні запитання

5.1 Які задачі вирішує макроаналіз:

а) за зломом металу;

б) за макрошліфом?

5.2 Як здійснюється макроаналіз за методом Баумана?