Макроанализ металлов и сплавов

Цель работы: ознакомление с методикой проведения макроструктурного анализа; получение практических навыков изготовления макрошлифов, изучения поверхностей деталей, изломов, макрошлифов, выявление макродефектов, неоднородности, причин разрушения металла; приобретение навыков зарисовки макроструктур.

Ответы на контрольные вопросы:

1) Макроанализ— исследование строения металлов и сплавов невооруженным глазом или при помощи небольших увеличений (до30 раз)

2) При макроанализе изучают: качество материала, наличие в нем макродефектов, характер его предшествующей обработки (литье, обработка давлением, резание, сварка, наплавка, термическая и химико-термическая обработка и др.), структурную и химическую неоднородность, волокнистость, причины и характер разрушения.

3) Для получения макрошлифа делают следующее: на металлорежущем станке или ножовкой вырезают образец, одну из плоских поверхностей которого ровняют напильником или на плоскошлифовальном станке. Затем образец шлифуют вручную или на шлифовально-полировальном станке шлифовальной шкуркой различной зернистости. Шлифование одной шкуркой нужно проводить в одном направлении, после чего следует смыть остатки образива водой. Переходя на более мелкую шкурку, поворачивают образец на 900 и проводят обработку до полного исчезновения рисок, образованных предыдущей шкуркой. Образец промывают водой, просушивают и подвергают травлению.

4) Дефекты литого металла:

а) пригар (трудноотделимая корка, состоящая из смеси металла, формировочного песка и шлака;

б) усадочные пустоты ((раковины, рыхлости, пористость), образующаяся в результате усадки металла (уменьшение объема) при его затвердевании).

в) газовые раковины (пузыри), возникающие в кристаллизующемся металле чаще всего из-за его большой газонасыщенности.

г) ужимины, возникающие вследствие частичного отслоения внутренних поверхностных слоев песчаной формы, что приводит к образованию в твердом металле полостей, заполненных формовочным материалом.

д) трещины, появляющиеся как результат высоких напряжений в отливках из-за сопротивления формы их усадке, а также неодинаковых скоростей охлаждения различных частей литой заготовки;

е) неметаллические включения, которые по происхождению разделяются на эндогенные и экзогенные. Эндогенные образуются в результате взаимодействия компонентов сплава, например железа, с растворенным в нем кислородом, серой, азотом; эндогенные – шлаковые включения и зазоры от разрушающихся стенок формы.

5)Дефекты термообработанного металла:

а) обезуглероживание (слоев стальных изделий): результат окислительного действия атмосферы печей для термообработки. На поверхности изделий возникают участки с пониженной твердостью – мягкие пятна.

б) закалочные трещины: имеют зигзагообразный характер, часто образуют сетку. Края закалочных трещин, в отличие от трещин горячедеформированного металла, не обезуглероживаются, поскольку такие трещины образуются в процессе закалки при охлаждении изделий до температур ниже 100 0С или после полного охлаждения.

6)Дефекты сварных соединений:

а) непровар: местное отсутствие соединения основного металла и наплавленного (возникает при загрязнении свариваемых поверхностей или недостаточном разогреве основного металла)

б) пережог: образуется при нарушении режима тепловой обработки (высокая температура нагрева в кислородосодержащей среде), вызывающем интенсивное окисление металла вдоль границ зерен (сильно охрупчивает металл; дефект неисправим).

7)Виды изломов (поверхности, образующиеся вследствие разрушения металла):

а)вязкий (волокнистый) излом: имеет бугристо-сглаженный рельеф и свидетельствует о значительной пластической деформации, предшествующей разрешению (по виду вязкого излома нельзя судить о форме и размерах зерен металла).

б) хрупкий: наиболее опасно, т.к. происходит чаще всего при напряжениях ниже предела текучести материала. Его возникновению способствует наличие поверхностных дефектов, конструктивные просчеты (резкое изменение сечения, толстостенность деталей), низкая температура и ударные нагрузки при работе, крупнозернистость металла, выделенияпо границам зерен хрупких фаз, межзеренная коррозия. Разновидностями хрупкого излома являются нафталинистый, камневидный, фарфоровидный и др.

в)нафталинистый излом: причиной возникновения такого излома является перегрев стали, вызывающий укрупнение зерен и образование определенной ориентации структурных составляющих (текстура); устраняется путем многократных повторных фазовых перекристаллизаций металла.

г)камневидный излом: возникает, если металл имеет крупнозернистое строение, а разрушение носит межкристаллический характер; причина возникновения – перераспределение примесей при перегреве металла с выделением их в приграничных участках зерен; устраняется путем гомогенизирующего отжига.

д)фарфоровый излом: характерен для правильно закаленной стали, вид излома матовый, мелкозернистый.

е)усталостный излом: образуется в результате длительного воздействия на металл циклических напряжений; излом состоит из трех зон: зарождения трещины, собственно усталостного распространения трещины и излома. Возникают там, где имеются концентраторы напряжений или дефекты.

8) Ликвация – химическая неоднородность сплава, возникающая при его производстве

9) Особенно склонны к ликвации стали сера, углерод и фосфор, оказывающие существенное влияние на строение металла и его свойства. Сера вызывает красноломкость стали, т.е. охрупчивание при высоких температурах, а фосфор – хладноломкость, т.е. охрупчивание при низких температурах. Общую ликвацию углерода, фосфора и серы позволяет оценить обработка макрошлифа реактивом Гейна.

10) Ликвацию серы (в стали или чугуне) можно оценить методом Баумана. Сера находится в стали в составе сульфидов (FeS и MnS). При взаимодействии их с серной кислотой, оставшейся на фотобумаге, образуется сероводород (FeS + H2SO4 → FeSO4 + H2S↑) Сероводород взаимодействует с бромистым серебром фотоэмульсии (2AgBr + H2S → 2HBr + Ag2S). Образующиеся на фотобумаге темные участки Ag2S выявляют форму и характер распределения серы в исследуемом металле.

11) Сруктура деформированного металла пористая, волокнистая и смешанная.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector