 |
Магнитная структуроскопия. Экзаменационный билет № 8. 1. Формирование изображений в светлом и темном полях методами электронной микроскопии.
|
|
|
|
Магнитная структуроскопия
Сталь – основной конструкционный материал – является, в большинстве случаев, ферромагнетиком, поэтому магнитные методы контроля имеют широкую область применения. В основе этих методов лежит измерение тех или иных магнитных характеристик, которые однозначно связаны с интересующими нас параметрами материала или изделия - прочностью, твердостью, наличием или отсутствием несплошностей и т. д. Рассмотрим основные магнитные характеристики ферромагнетика и и их связь с его структурой и механическими и другими свойствами
Как известно, магнитную структуру ферромагнетика можно представить себе как конгломерат доменов– микро-областей, намагниченных до насыщения внутренним молекулярным полем
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 8
1. Формирование изображений в светлом и темном полях методами электронной микроскопии.
См. 2: 2
2. Сканирующий микроскоп. Принципиальная схема прибора. Подготовка образцов. Методика анализа микрофотографий.
См. 4: 2
3. Методы и приборы для определения механических свойств таких, как прочность, твердость, упругость, пластичность.
См. 4: 3
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 9
1. Рентгеноструктурный анализ.
См. 2: 3
2. Просвечивающий микроскоп. Принципиальная схема прибора. Подготовка образцов. Методика анализа микрофотографий.
Просвечивающий электронный микроскоп дает возможность «заглянуть» во внутренний мир строения материала изделия, наблюдать очень мелкие частицы включений, несовершенства кристаллического строения - субзерна, дислокации, которые невозможно разглядеть с помощью светового оптического микроскопа.
|
|
|
В электронной пушке катод - раскаленная вольфрамовая нить испускает электроны, которые ускоряются на пути к аноду мощным электрическим полем, проходят через отверстие анода. Полученный узкий интенсивный пучок быстро летящих электронов вводится в систему электромагнитных линз электронного микроскопа. После фокусирования двухступенчатой электромагнитной линзой (конденсором) электронные лучи, проходя через объект, рассеиваются и далее фокусируются объективной линзой, формирующей первичное изображение просвечиваемой электронами части объекта. Объективная линза дает увеличение примерно в 100 раз.
Следующая за объективом промежуточная линза перебрасывает промежуточное изображение с небольшим увеличением (обычно до 10 раз) в предметную плоскость проекционной линзы, а проекционная линза формирует окончательное сильно увеличенное изображение (проекционная линза дает увеличение до 100 раз).
Таким образом, общее увеличение электронного микроскопа может достигать 100000 раз.
Наибольшую информацию о структуре металла дает прямой метод электронно-микроскопического исследования, когда объектом исследования служит тонкая металлическая фольга.
Фольгу чаще всего приготовляют следующим образом. Из образца, подлежащего изучению, вырезают круглую заготовку диаметром 3 мм и толщиной 0, 2-0, 3 мм, которую затем утоняют шлифованием до 0, 1-0, 15 мм. Окончательное утонение пластинки осуществляют химическим или электролитическим (наиболее частый случай) полированием в подходящем реактиве (по химическому составу, температуре). Подготовленную пластинку погружают в электролит в качестве анода. Катодами служат две металлические пластинки, расположенные по обе стороны от образца (фольги).
Если растровая электронная микроскопия может объяснить, как произошло разрушение в исследуемом материале изделия, как металлическая поверхность детали откликается на термопластическое воздействие внешней среды, то просвечивающая электронная микроскопия может объяснить, почему это происходит, как этому способствует структурно-фазовое состояние материала.
|
|
|
Метод просвечивающей электронной микроскопии позволяет изучать внутреннюю структуру исследуемых металлов и сплавов, в частности: определять тип и параметры кристаллической решетки матрицы и фаз; определять ориентационные соотношения между фазой и матрицей; изучать строение границ зерен; определять кристаллографическую ориентацию отдельных зерен, субзерен; определять углы разориентировки между зернами, субзернами; определять плоскости залегания дефектов кристаллического строения; изучать плотность и распределение дислокаций в материалах изделий; изучать процессы структурных и фазовых превращений в сплавах; изучать влияние на структуру конструкционных материалов технологических факторов (прокатки, ковки, шлифовки, сварки и т. д. ).
3. Магнитные методы контроля.
См. 7: 3
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 10
1. Дефектоскопия капиллярная, люминисцентная, цветная.
КАПИЛЛЯРНЫЙ МЕТОД ДЕФЕКТОСКОПИИ
Капиллярный метод предназначен для выявления нарушений сплошности поверхности слоев детали (трещин), изготовленной из различных материалов (ферромагнитных и неферромагнитных сталей, жаропрочных, титановых, алюминиевых, магниевых сплавов, изделий из стекла, керамики и металлокерамики). Он служит также для определения производственных дефектов (шлифовочных и термических трещин, волосовин, пор и др. ).
Этот метод обладает высокой чувствительностью и простотой технологии контроля. Его сущность состоит в следующем. На очищенную поверхность детали наносят специальную жидкость (пенетрант) и в течение некоторого времени выдерживают с тем, чтобы она успела проникнуть в полости дефекта (рис. 5. 3, а). Затем с детали удаляют излишки жидкости и просушивают. Жидкость остается только в полости дефекта (см. рис. 5. 3, б). Для его выявления на поверхность изделия наносят проявляющий материал (см. рис. 5. 3, в), который способствует выходу жидкости из полости (трещины) в результате адсорбции проявляющим веществом либо диффузии в него.
|
|
|
При сорбционном способе на поверхность детали наносят сухой порошок (сухой метод) или порошок в виде суспензии (мокрый способ). За счет сорбционных сил проникающая жидкость извлекается на поверхность изделия и смачивает проявитель.
Капиллярные методы дефектоскопии основаны на способности жидкости втягиваться в мельчайшие сквозные и несквозные каналы (капилляры). При попадании жидкости в капилляр ее свободная поверхность искривляется (образуется мениск), в результате чего возникает дополнительное давление жидкости в капилляре, отличающееся от внешнего давления (воздуха). Значение этого давления зависит от коэффициента поверхностного натяжения и радиуса канала.
Для проникновения жидкости в дефект необходимо, чтобы жидкость хорошо смачивала поверхности, а размеры дефекта (канала) создавали возможность жидкости образовывать мениск.
Технология контроля изделий капиллярными методами состоит из следующих операций: очистки детали от маслянисто-грязевых и других загрязнений, нанесения пенетранта, выявления дефекта и окончательной очистки.
Люминесцентная дефектоскопия – это один из самых результативных и широко используемых методов, с помощью которого можно выявлять самые незначительные изменения, произошедшие в структуре материалов.
Принцип работы люминесцентной дефектоскопии
С помощью такого универсального метода, как люминесцентная дефектоскопия, можно применять для многих материалов, применяемых во многих отраслях народного хозяйства страны: металлы, чугуны, пластмассы, стекло, керамика и прочие.
При этом способе, участок испытываемого материала, предварительно обрабатывают веществом, которое содержит люминофор в виде люминесцентного пенетранта, с последующей обработкой его разного рода лучами.
В качестве облучения материалов используют ультрафиолетовые или рентгеновские излучения, а затем по характеру свечения делают выводы о присутствии тех или иных недостатков в их структуре.
|
|
|
Цветные методы контроля (методы красок) основаны на том, что выявление дефекта осуществляется с помощью растворов красящих веществ, проникающих в глубь дефекта. В отличие от люминесцентных методов цветные методы контроля не требуют источников ультрафиолетовых лучей и позволяют определять поверхностные дефекты в материалах и изделиях при обычном дневном свете. Эта особенность цветных методов делает их наиболее приемлемыми для использования в полевых условиях. Эти методы применяются при контроле сварных соединений для выявления различных дефектов сварки.
Проведение испытаний. Как и при люминесцентном методе, перед проведением испытаний производят очистку поверхности детали от грязи, жиров, окалины, следов коррозии и т. д. Очистка производится самым тщательным образом до тех пор, пока все поверхностные дефекты будут освобождены от посторонних веществ, которые могут препятствовать проникновению раствора краски в глубь дефекта. Затем на очищенную поверхность в несколько приемов наносят красящую жидкость (мелкие детали погружают в жидкость), которая под действием капиллярных сил проникает в глубь дефектов.
В качестве красящих жидкостей используются специальные составы, разработанные: 80% керосина, 15% трансформаторного масла, 5% скипидара и 10 г краски Судан-3 на 1 л жидкости. В этом же институте был подобран и другой состав, отличающийся большей смачивающей способностью скипидара, 80% керосина и 10 г на 1 л жидкости краски Судан-4.
Время проникновения красящей жидкости колеблется от 3 до 20 мин и зависит от состава и вязкости жидкости, типа испытуемых ^материалов, глубины и формы дефектов, температуры и других факторов. По истечении времени, необходимого для пропитки дефектов, избыток красящей жидкости удаляется, исследуемый участок насухо протирается.
Затем кистью или с помощью краскораспылителя на этот участок тонким и равномерным слоем наносится суспензия из каолина. После просушивания, которое способствует выделению красящей жидкости, исследуемый участок тщательно осматривается. При наличии дефектов выделившаяся из них жидкость окрашивает каолин в красный цвет, и все дефекты на белом фоне каолина приобретают четкую конфигурацию.
2. Методы и приборы для определения механических свойств таких, как прочность, твердость, упругость, пластичность.
См. 4: 3
3. Оптическая и электронная микроскопия.
См. 1: 2
См. 2: 2.
|
|
|
