Основні відомості про макробудову

Макроаналіз металів і сплавів

Устаткування, інструменти, матеріали

Бінокулярний мікроскоп, лупа (збільшення до 30 разів), реактиви для виявлення макроструктури сталі, спирт, шліфувальний і фільтрувальний папір, зразки зломів виробів, зразки макрошліфів чорних та кольорових металів, плакати із зображенням характерних макроструктур.

Основні відомості про макробудову

Металографія — це вчення про макро- і мікроструктуру. Основним завданням металографічного аналізу є дослідження структури та вад металу.

Метод дослідження структури металів і сплавів на порівняно великих зразках неозброєним оком або за незначного (до 30-ти разів) збільшення називається макроскопічним. Зразки, на яких проводять макроаналіз, називаються макрошліфами, а будова металів, що вивчається за допомогою мікроаналізу, називається макроструктурою. Макроаналіз виконують на поверхні виробу, на зломах металу та на макрошліфах. Дослідження злому найпростіше і найдоступніше, але воно дає лише поверхові відомості про структуру металу. В зломі виявляють внутрішні дефекти, розмір та характер розміщення зерен, пластичні властивості зразка. Від макроструктури залежать технологічні й експлуатаційні властивості напівфабрикатів та виробів. Метод дослідження макробудови широко використовують для наукового дослідження і заводського контролю сплавів.

Методами макроаналізу визначають:

- вид злому — в'язкий, крихкий, утомний, змішаний;

- причину злому — втомленість, корозія та ін.;

- порушення суцільності металу — усадочні раковини, флокени в сталі, тріщини, вади зварювання, шлакові включення, рихлість, свищі, пустоти, пористість, бульбашки, плівки тощо;

- дендритну будову, розмір дендритів, їх розміщення за перерізом та висотою;

- форму зварних швів, наявність у них вад, довжину та форму зони термічного виливу;

- хімічну неоднорідність (ліквацію) складу металу у виливку та грубі включення;

- волокнисту структуру деформованого металу;

- розміщення волокон у композитному матеріалі;

- структурну неоднорідність після термічної, термомеханічної та хіміко-термічної обробки;

- глибину шару гартування, насичення поверхневого шару виробів вуглецем;

- наявність прессутяжин, ділянок нерівномірної деформації в процесі пресування та ін.

Макроаналіз злому (фрактографія) дозволяє визначити стан чавуну. Білі чавуни мають сріблястий світлий злом, а сірі, ковкі та високоміцні — злом темно-сірого кольору (через присутність графіту). Половинчастий чавун визначається наявністю світлих ділянок на загальному фоні темно-сірого злому. За характером руйнування злом може бути крихким, в'язким або змішаним. Крихкий злом кристалічний, блискучий, а в'язкий має матовий, волокнистий вигляд. Для підтвердження характеру злому виконують його мікроаналіз. При цьому в'язкий злом має ямкову будову, а крихкий — рівчакове чи міжзернове, з гладкими поверхнями. Вивчення злому дозволяє встановити причину руйнування деталі. Специфічний злом утворюється при втомному руйнуванні. Цей злом складається із двох зон — втомної та зони крихкого долому. За характером окислення частини злому можна встановити давність його виникнення. За допомогою зломів добре виявляються також вади несуцільності: флокени, бульбашки, неметалічні включення.

Макроаналіз на шліфах виконують для вивчення внутрішньої будови виробів. Для макроаналізу із виробів у потрібному місці й напрямі вирізають зразок (темплет), обробляють його на фрезерному або токарному верстаті на площину. Далі зразок шліфують спочатку грубим, а потім дрібнішим наждачним папером. Тоді зразок обробляють спиртом або ацетоном і піддають травленню.

Для виявлення волокнистої будови сталі використовують розчин: Н₂SO₄ - 60 см³, K₂Cr₂O₇ - 25 г, води - 500 см³. Глибоке травлення сталі для виявлення пористості виконують у розчині: HCl - 500 см³, HrSО₄ - 70 см³, води - 200 см³. Проба на сірку в сталі, за Бауманом: бромосрібний папір, змочений 5- процентним водним розчином H₂SO₄, накладається на поверхню макрошліфа на 3 хв., потім папір промивають у воді та фіксують у гіпосульфіті. Поява темних плям на папері вказує місця скупчення сульфідів.

Для травлення алюмінієвих сплавів використовують 10-15%-процентний водний розчин NaOH з наступним промиванням у воді та освітленням в 30%-процентному водному розчині НNО₃.

Мідні сплави обробляють у розчині: FеСl₃ - 10 г, НСl - 30 мл, води - 120 мл.

Травлення макрошліфів проводять у витяжній шафі, зразки беруть спеціальними кліщами або в гумових рукавицях. Невеликі за розміром зразки можна змочувати ватним тампоном. Макроструктуру зломів та шліфів фотографують у натуральну величину або при зміні розмірів.

Представлені для розгляду групи зразків: