3. Основные методы анализа состава и структуры неметаллических включений

Для определения состава и структуры включений используют различные методы (или комплекс методов). Рассмотрим основные из них.

3.1 Металлографический метод

Металлографический метод исследования включений на шлифах является наиболее простым и удобным. При анализе включений на микроскопе производят наблюдение в светлом и темном полях зрения или в поляризованном свете. Просмотр шлифа с включениями под микроскопом позволяет выявить ряд характеристик этих включений, по которым можно с достаточной степенью точности определить их состав и структуру:

1. Размер включений. Включения находятся в стали в виде частиц определенного размера. Например, включения глинозема чаще всего наблюдаются в виде мелких зерен. В ряде случаев достаточна приблизительная оценка размера включений (очень крупные, круп­ные, средние, мелкие, очень мелкие).

2. Форма включений. Наблюдаются следующие разновидности форм включений:

1. правильная геометрическая (глобули, прямоугольники, треугольники и др.);

2. неправильная (овалы, многоугольники с искривленными сторонами и др.);

3) вытянутая (в виде нитей и др.);

4) пленочная (по границам зерен или обволакивающая другие включения).

3. Расположение включений. Различают следующее расположение включений в слитке:

1. вверху, в середине, внизу, с краев, в центре дендритной структуры (в осевых и межосевых участках);

2. по сечению шлифа (равномерное по всему шлифу, по краю, по центру);

3. взаимное расположение включений (обособленные частицы, группы, цепочки, одна частица внутри или по краям другой);

4. расположение по отношению к микроструктуре металла (внутри или по границам зерен, с карбидами и т.д.).

4. Строение включений. Включения могут иметь однородное и неоднородное строение. Однородные включения состоят из одной фазы (например, кремнезем, глинозем, твердые растворы), неоднородные из нескольких фаз, достаточно четко различаемых на шлифе.

5. Прозрачность включений. Включения могут быть:

1) прозрачными (кварц и глинозем);

2) полупрозрачными (силикаты с небольшим содержанием оксидов);

3) непрозрачными (силикаты с большим содержанием оксидов);

6. Цвет включений. Различают:

1. собственный цвет, т. е. окраску прозрачных включений при прохождении через них света;

2. отраженный, возникающий вследствие поверхностного отражения.

7. Анизотропность включений. По этому признаку все включения можно разделить на:

1. изотропные;

2. анизотропные.

8. Отражательная способность включений оценивается приблизительно (высокая, низкая, средняя) сравнением силы света, отраженного от включения и окружающего его металла.

9. Пластичность включений определяет их способность к изменению формы в процессе деформации. По пластичности включения могут быть:

1. пластичными;

2. твердыми;

3. хрупкими.

10.  Отношение к полировке и твердость включений зависят от состава включений. Хрупкие и твердые включения легко выкрашиваются при полировке, оставляя на шлифе царапины. Замер микротвердости включений осуществляют на специальных приборах (ПТМ-5 и др.) или приставках к микроскопам.

11.  Отношение к химическим реактивам также зависит от состава включений. В качестве реактивов используют разбавленные растворы кислот, щелочей, солей и др. При воздействии реактивов поведение включений различных видов неодинаково. Различают три случая воздействия реактива:

1. не действует;

2. изменяет цвет;

3)вытравливает, т. е. растворяет включения.

Совокупность полученных характеристик металлографическим методом достаточно полно характеризует химический состав и структуру включений. При анализе полученных результатов используют классификационные таблицы с характеристиками различных видов неметаллических включений. Если включение имеет своеобразные особенности, не позволяющие отнести его к уже известным, исследование дополняют применением других методов. Металлографический метод имеет следующие недостатки:

1) невозможность определения точного химического состава включений;

2.  необходимость использования других методов для качественного определения состава и структуры включений, характеристики которых еще не известны;

3.  значительные трудности применения метода для исследования мелких включений.

Исследование включений под микроскопом на шлифе дополняют изучением выделенных включений. Изучение выделенных из металлов включений в проходящем или отраженном свете позволяет определить оптические характеристики включений, т.е. их минералогический состав.