Вимірювання мікротвердості
Для вивчення властивостей і перетворень в сплавах необхідне не тільки знати «усереднену» твердість, що представляє твердість в результаті сумарного впливу присутніх в сплаві фаз і структурних складових, але і визначати твердість окремих фаз і структур сплаву. Мікротвердість визначають втискуванням діамантової піраміди. Прилад типу ГІМТ-3, розроблений М.М. Хрущовим і Е.С. Берковічем, має штатив вертикального мікроскопа з тубусом, що переміщається вгору і вниз за допомогою макрометричного гвинта і мікрометричного гвинта. На верхній кінець тубуса насаджений окулярний мікрометр, а в нижньому кінці закріплені шток з діамантовою пірамідою, опакиллюмінатор і об'єктиви.
В опакиллюмінаторі є лампочка напругою 6 В, яка живиться від електромережі через трансформатор. За допомогою мікрометричних гвинтів переміщують столик в необхідному напрямі. Ручка служить для повороту столика на 90° .
Прилад забезпечений двома об'єктивами для проглядання мікрошліфа при збільшеннях в 478 і 135 разів. Окуляр збільшує в 15 разів. Окулярний мікрометр має нерухому сітку, відліковий мікрометричний барабанчик і каретку з рухомою сіткою. На нерухомій сітці завдовжки 5 мм нанесені штрихи з цифрами і косинець з прямим кутом, вершина якого співпадає з цифрою 0. На рухомій сітці нанесений косинець з прямим кутом і дві ризки. Для визначення мікротвердості застосовують наступні типи діамантових наконечників з чотиригранною пірамідою: з квадратною основою; з тригранною пірамідою з основою у вигляді рівностороннього трикутника; з чотиригранною пірамідою з ромбічною основою; бі циліндричний наконечник.
Найширше використовують діамантовий наконечник. Чотиригранна діамантова піраміда такого наконечника має куг між гранями при вершині 136°, тобто такий же, як і в піраміді для вимірювання по Віккерсу (що полегшує перерахунок на числа Віккерса). Навантаження для втискування піраміди створюється вантажами, що встановлюються па шток. У приладі застосовують вантажі від 1 до 500 г, залежно від особливостей структури, що вивчається, і завдань дослідження.
Поверхню вимірюваного зразка шліфують і полірують, а при необхідності піддають труїнню реактивами, вживаними для мікроаналізу відповідних сплавів. Підготовлений зразок (мікрошліф) встановлюють на столі гак, щоб досліджувана поверхня була паралельна площині столика і обернена вгору. При випробуванні зразків складної форми цс досягається попередньою установкою зразка в пластилін і вирівнюванням положення шліфованої поверхні зразка ручним пресом.
Встановлений мікрошліф проглядають через окуляр. За допомогою двох гвинтів столик переміщується в двох перпендикулярних напрямах, що дозволяє переміщувати мікрошліф і вибрати на иім ділянку, в якій необхідно зміряти твердість. Цю ділянку слід розмістити в середині поля зору мікроскопа - точно у вершині кута нерухомої сітки. Потім встановлюють вантажі, повертають за допомогою ручки столик на 180° (від одного упору до іншого) для підведення вибраної ділянки зразка під діамантову піраміду. Після цього повільним (протягом 10-15 с) поворотом ручки приблизно па 180° опускають шток з діамантовою пірамідою так, щоб алмаз торкнувся зразка. У цьому положенні витримують зразок, під навантаженням 5-10 с, після чого, повертаючи ручку в початкове положення, піднімають шток з алмазом.
Потім повертають столик на 180° і повертають зразок в початкове положення під об'єктив мікроскопа для вимірювання діагоналі відбитку.
Якщо прилад правильно центрувати, то зображення відбитку опиниться у полі зору мікроскопа або буде близьке до вершини кута нерухомої сітки. Точність поєднання місця, наміченого для випробування, з місцем фактичного втискування піраміди складає в цьому приладі 3 мкм. Потім обертанням гвинтів підводять відбиток до косинця нерухомої сітки так, щоб вершина косинця співпала з лівим кутом відбитку, а пунктирні лінії косинця співпали з гранями лівої частини відбитку. Після цього обертанням мікрометричного барабану окуляра підводять вершину косинця рухомої сітки до протилежного кута відбитку; годі пунктирні лінії косинця рухомої сітки поєднаються з гранями правої частини відбитку. При такому положенні сіток ділення мікрометричного барабанчика указують довжину діагоналі відбитку. Повертаючи окуляр на 90°, визначають також довжину другої діагоналі і обчислюють середню довжину діагоналі. Отриману середню довжину переводять по таблиці в число мікротвердості.
Вказані вимірювання отриманого відбитку проводять не менше двох- трьох разів. Для цього необхідно, щоб на площі одного і того ж зерна (або карбіду і т.д.) розмістилися, принаймні, два відбитки. Виходячи з цього умови, експериментально підбирають величину навантаження для дослідження. Необхідно врахувати, що при дуже малих навантаженнях можуть вийти недостатньо точні результати. Прилад дозволяє фотографувати мікроструктуру сплаву з отриманими відбитками. Вимірювання мікротвердості широко застосовують для вивчення структури і властивостей сплавів [11].
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ:
В.З. Куцова, Н.Е. Погребная н ін. Алюміній та сплави на його основі- Днепропетровск. 2004 - 82с.
Б.А. Колачев, В.В. Елагин, В.А. Ливанов. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов -М.:МИСиС. 1999-415с.
Фриндляндер И.Н. Металловедение алюминия и его сплавов .-М..‘Металлургия. 1971-352с
Силумины: Атлас микроструктур и фракторгамм: Справ изд./под. Ред. Ю.Н. Тарана и B.C. Золоторевского - М.:МИСиС, 1996- 175с.
Золоторевский B.C., Блов H.A. Металловедение литейных алюминиевых сплвавов -М.:МИСиС, 2005-376с.
Диаграммы состояния системы на основе алюминия и магния: Справ, изд./Дрнц М.E., Бочвар Н.Р. и др. - М..Наука, 1977- 228с.
Кудряшов В.Г., Смоленцев В.И., Вязкость разрушения алюминиевых сплавов- М.:Метаілургия, 1976-293с
H.A. Белов ,С.В. Савченко, Фазовый состав и структура силуминов.- М.: МИСИС, 2007- 383с
Новикс^И.И. Теория термической обработки металлов- М: Металлургия, 1966-48ÜC.
Бачурин А.П., Бугаец М.ГІ. Методические указания к проведению лабораторных работ по теме «Микроструктурный метод исследования» дисциплины «Метааловедение». Днепропетровск: ДМетИ. 55с.
1 1. Геллер Ю.А., Рахштарт А.Г. Материаловедение, Методы, анализы, лабораторные работы. М.:Метаплургия. 1989.455с.