4. Порядок выполнения работы. 5. Содержание отчета. 6. Общие сведения

4. Порядок выполнения работы

4. 1. Зарисовать по образцам изломы с выявлением размеров зерен, волокнистости, кристалличности, дендритности и др.

    4. 2. Механически обра­ботать образец для приготовления микрошлифа (шли­фование, полирование).

4. 3. Изучить микроструктуру шлифа под микроскопом до травления.

4. 4. Определить общее увеличение микроскопа.

4. 5. Зарисовать схему увеличенной микроструктуры, указав строение сплава (неметаллические включения, металлическую основу). Пользуясь шкалой баллов, определить балл оксидов и сульфидов (ГОСТ 1778—70).

4. 6. Протравить шлиф реактивом.

4. 7. Изучить микроструктур шлифа под микроско­пом после травления.

    4. 8. Зарисовать схему микроструктуры после травле­ния, указав строение сплава (границы зерен, зерна однородного и неоднородного строения, размер зерна), пользуясь для этого шкалой величины зерна (ГОСТ 5639—65).

 

5. Содержание отчета

Вотчет необходимо включить: название работы, цель работы, технологию приготовления микрошлифа; реактив, при­меняемый для травления стали и чугуна; оптическую схему металлографического микроскопа и ее краткое описание; схемы микроструктур иих описание. В вы­водах указать особенности строения исследуемого ме­талла, выявленные микроанализом до травления и пос­ле травления, наличие неметаллических включений, де­фектов, размер, форму зерен и их влияние на свойства (красноломкость), прочность, твердость, пластичность.

 

    Работу выполнил:

                           ст. -т___________гр. _____________

    Работу принял:

                          ______________________________

 

6. Общие сведения

Современные металлы и сплавы, различаясь по составу и строению, обладают разнообразными свойствами. Независимо от этого, в процессе эксплуатации машин в результате изнашивания, коррозии, усталости материала и других процессов, а так же из-за нарушений режимов эксплуатации, правил обслуживания степень годности бывших в эксплуатации деталей и сборочных единиц к дальнейшему использованию может быть различной. В конкретных условиях трения и изнашивания деталей изменяются геометрические параметры, шероховатость рабочих поверхностей и физико-механические свойства поверхностных слоев материала, а так же возникают и накапливаются усталостные повреждения. В связи с этим для получения достаточной информации о пригодности деталей к дальнейшему использованию результаты, какого либо одного метода испытания, даже очень совершенного, не могут дать полной информации о ресурсах дальнейшей работоспособности деталей. Для решения данных проблем обычно используются несколько методов анализа, которые дополняют друг друга. Однако о работоспособности большинства деталей, бывших в эксплуатации, можно судить и по результатам определенных, даже несложных методов анализа. В данных методических указаниях приведены основные из них.

Структурные методы исследования включают методы макроструктурного и микроструктурного анализа. Метод макроструктурного анализа (макроанализ) заключается в изучении строения металлов и сплавов невооруженным глазом или при небольших увеличениях с помощью лупы.

Макроанализ позволяет наблюдать одновременно большую поверхность образца или детали, поэтому при помощи микроструктурного анализа можно установить вид излома (вязкий, хрупкий), величину, форму и расположение зерен и дендритов литого металла, характер предшествующей обработки металла и т. д.

Кроме того, макроанализ дает возможность обнаружить газовые пузыри, усадочные пустоты, трещины, ликвацию серы, фосфора и т. д.

Ликвацией называется неоднородность химического состава в сплавах.                   Различают три вида ликвации: зональную, по удельному весу и дендритную (внутрикристаллическую).

Зональная ликвация наблюдается в объеме слитка. По мере кристаллизации металл слитка будет все более разделяться по температуре кристаллизации компонентов: вначале кристаллизуются более тугоплавкие составляющие, затем – менее тугоплавкие, поэтому химический состав зон будет различным. Однако в процессе многократной обработки давлением(более 90  – % металлических сплавов в настоящее время подвергаются обработке давлением) начальная зональная ликвация нивелируется и становится малосущественной.

Ликвация по плотности (удельному весу) наблюдается при сплавлении металлов, сильно различающихся по плотности. Так, в сплавах системы свинец – сурьма верхняя часть слитка будет обогащена сурьмой, тем самым, отличаясь от среднего состава сплава.

Дендритная ликвация  наблюдается в объеме одного зерна. Чем больше температурный интервал между началом и концом кристаллизации сплава, тем больше будут отличаться по составу отдельные участки внутри зерен. В этих случаях в дендритах оси первого порядка бывают обогащены более тугоплавким компонентом и в них содержание различных примесей бывает наиболее низким. Кристаллизующиеся в конце междендритные пространства содержат наибольшее количество более легкоплавких компонентов и различных примесей.

Изучение макроструктуры нередко дополняется так же исследованием излома металла, что позволяет судить о причинах разрушения (усталостный излом, закалочные трещины и т. п. ).

Усталостные повреждения нарушают сплошность материала, способствуют возникновению микро- и макротрещин, выкрашиванию металла рабочих поверхностей и излому деталей.

Постепенное накопление повреждений в металлах и сплавах под действием циклических нагрузок, приводящих к образованию трещин и разрушению, называют усталостью, а свойство металлов сопротивляться усталости – выносливостью.

Усталостный излом состоит из места зарождения разрушения, из очага разрушения, зоны стабильного развития трещины и зоны долома – участка развития трещины, связанного с окончательным разрушением. Очаг разрушения обычно расположен вблизи поверхности. Поверхность как наиболее нагруженная часть сечения (при изгибе, кручении) претерпевает микродеформации, а затем в наклепанной зоне образуются подповерхностные трещины. Растет, однако, только та трещина, которая имеет достаточную длину и острую вершину – магистральная трещина. Продвигаясь в глубь металла, усталостная трещина образует глубокий и острый надрез. Скорость роста трещины невелика. Рост трещины продолжается до тех пор, пока сечение не окажется столь малым, что действующие напряжения превысят разрушающие. Тогда происходит быстрое разрушение, что и приводит к образованию зоны долома. Зона долома имеет структуру, характерную для разрушения при однократных разрушениях (хрупкого или вязкого в зависимости от природы материала). Для определения предела выносливости (наибольшее значение напряжения цикла, при действии которого не происходит усталостное разрушение образца после заданного числа циклов нагружения) проводят испытания на усталость по ГОСТ 25502 – 84. Цикл нагружения – это совокупность переменных значений напряжений за один период их изменения.

Дефекты шлифования вызываются значительными контактными напряжениями (до 10000 кгс/мм²) и температурами (до 1000 град. ), возникающими из-за неблагоприятной формы абразивных зерен (большие углы резания). Одной из главных причин такого напряженного состояния является то обстоятельство, что значительная часть зерен не режет, а проскальзывает из – за того, что радиусы закругления режущего лезвия зерен большие – они быстро притупляются и в при дальнейшей работе зерна не режут, а проскальзывают. В поверхностных слоях обрабатываемых деталей происходят структурные превращения, появляются значительные напряжения. Это приводит к «пережогу» и возникновению трещин, которые являются началом разрушения.

Для макроструктурного анализа не требуется специального, сложного оборудования, достаточно знаний влияния видов выявленных дефектов на работоспособное состояние деталей.

Методом микроструктурного анализа изучают поверхностное строение металлов и сплавов при помощи оптических микроскопов при относительно больших увеличениях - обычно от 50 до 2000 раз. ПРИ таких увеличениях можно обнаружить элементы структуры размером до 0, 2 мкм. Изучение микроструктуры проводят на специально приготовленных образцах – микрошлифах. Микрошлифы должны иметь зеркально-блестящую поверхность, потому что структуру металлов и сплавов как тел непрозрачных, рассматривают в отраженном свете (устройство микроскопа приведено ниже).

Под микроскопом на микрошлифе после полирования можно увидеть микротрещины и неметаллические включения (графит в чугунах, оксиды, сульфиды и т. д. ). Для выявления самой микроструктуры металла поверхность шлифа травят, т. е. обрабатывают специальными реактивами, состав которых зависит от состава металла. Выявление микроструктуры при травлении основано на том, что различные фазы протравливаются неодинаково и таким образом, окрашиваются по-разному. В результате травления микрошлифов чистых металлов, возможно, выявить форму и размеры отдельных зерен. Микроанализ позволяет установить величину, форму и ориентировку зерен, отдельные фазы и структурные составляющие, изменение внутреннего строения металлов и сплавов в зависимости от условий их получения и обработки и т. д.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: