Лабораторная работа №2 микроскопический анализ металлов и сплавов

Задание:

1. Приготовить микрошлиф стали.

2. Просмотреть на металлографическом микроскопе микрошлиф стали до и после травления.

3. Зарисовать включения и микроструктуру, а также оптическую схему микроскопа.

4. Составить отчет о работе.

Цель работы:

Научиться самостоятельно проводить микроскопический анализ. В процессе выполнения работы необходимо изучить методику приготовления микрошлифов; оптические схемы лупы и микроскопа; характеристику микроскопа; устройство вертикального металлографического микроскопа МИМ-7 – оптическую схему и конструкцию; процесс работы на микроскопе МИМ-7.

Приборы, материалы и инструмент:

1. Микроскоп металлографический МИМ-7.

2. Образцы для микроанализа.

3. Приспособления и материалы для монтирования образцов малого размера.

4. Напильник, наждачное точило.

5. Шлифовальную шкурку различных номеров зернистости.

6. Полировальный станок, полировальная жидкость.

7. Реактивы для травления, спирт.

8. Фарфоровая чашка, фильтровальная бумага, вата.

Задачи микроанализа

Под микроанализом понимают изучение строения металлов и сплавов с помощью металлографического микроскопа при увеличении в 50 – 2000 раз.

При помощи микроанализа определяют:

1. Форму и размер кристаллических зерен, из которых состоит металл или сплав.

2. Изменение внутреннего строения сплава, происходящего под влиянием различных режимов термической и химико-термической обработки, а также после внешнего механического воздействия на сплав.

3. Микропороки металла – микротрещины, раковины и т. п.

4. Неметаллические включения – сульфиды, оксиды и др.

5. Химический состав некоторых структурных составляющих по их характерной форме и характерному окрашиванию специальными реактивами и, в некоторых случаях, приблизительно определяют химический состав изучаемого сплава.

Для микроскопического анализа из испытываемого материала вырезают образец, и путем ряда операций (шлифования, полирования, травления) доводят до такого состояния, когда при рассмотрении его в металлографический микроскоп выявляются неметаллические включения, мелкие поры, графит в чугуне.

Подготовленная для исследования под микроскопом поверхность образца называется микрошлифом.

Таким образом, металлографический анализ состоит из: приготовления микрошлифов и исследования микрошлифов с помощью металлографического микроскопа.

Приготовление микрошлифов

Образец для исследования вырезают из такого места, которое давало бы характеристику внутреннего строения всего исследуемого материала.

Для получения плоской поверхности образца для микроанализа ее обрабатывают на строгальном или фрезерном станке или, если материал твердый, на плоскошлифовальном станке. Затем образец шлифуют вручную. Шлифование начинают шкуркой с наиболее грубым абразивным зерном, затем переходят на более мелкое зерно. При каждом переходе меняют направление шлифования на 90 градусов и следят за тем, чтобы не оставалось рисок от предыдущей шкурки.

После шлифования приступают к полированию. Полируют образцы с помощью взвеси окиси хрома в воде или алмазными пастами. Поверхность образца доводят до зеркального блеска.

Ч

Рис. 1

тобы выявить структуру, следует создать рельеф или окрасить в разные цвета структурные составляющие, что достигается обычно химическим травлением. При травлении кислота, в первую очередь, воздействует на границы зерна, как места, имеющие наиболее дефектное строение и, которые в травленом шлифе станут углублениями; свет, падая на них, будет рассеиваться, и в поле зрения микроскопа они будут казаться темными, а тело зерна – светлым (рис. 1).

Для выявления структуры углеродистых и среднелегированных сталей. А также чугунов, чаще всего используется 4% раствор азотной кислоты в спирте. Для выявления структуры высоколегированной стали, специальных чугунов и сплавов цветных металлов, кроме специальных реактивов применяют электролитическое травление.

Исследование микрошлифов с помощью металлографического микроскопа МИМ –7

Рис. 2. Оптическая схема микроскопа МИМ – 7

.

1 - лампа; 2 - зеркало; 3- светофильтр; 4 - диафрагма; 5 - линза; 6 - диафрагма; 7 - пентапризма; 8 - линза; 9 - отражательная пластинка;

10 - объектив; 11 - плоскость предмета (шлифа); 12 - ахроматическая линза; 13 - фото окуляр; 14 – зеркало; 15 – фотопластинка; 16 – зеркало; 17 – окуляр.

Нить лампы 1 посредством коллектора проектируется на плоскости диафрагмы 4. Посредством системы, состоящей из линз 5 и 8, призмы 7 и отражательной пластины 9, диафрагма 4 изображается на плоскости опорного торца для объективов.

Отражательная пластинка 9 направляет в объектив лучи, которые, отразившись от объекта, вновь проходят через объектив и выходят из объектива параллельным пучком, проходят отражательную пластинку и попадают на ахроматическую линзу 12.

Таким образом, объектив служит не только для получения изображения, но и является частью осветительной системы. Выходящие из объектива параллельные лучи, при помощи линзы 12 образуют изображение объекта в фокальной плоскости окуляра. При визуальном наблюдении в ход лучей вводится зеркало 16, которое отклоняет лучи в сторону окуляра 17. При фотографировании зеркало 16 выключается, и лучи направляются непосредственно к фотографическому окуляру 13, за фотоокуляром находится зеркало 14, которое направляет лучи на фотопластинку.

1 - основание микроскопа - корпус 3 - фотокамера 4 - микрометрическая подача объектива 5 - визуальный тубус 6 - рукоятка диафрагмы 7 – иллюминатор 8 - предметный стол

9 - рукоятка перемещения стола 10 - осветитель 11 - стопорное устройство осветителя 12 - рукоятка светофильтров 13 - рукоятка грубой подачи стола 14 - рамка с матовым стеклом 15 - корпус центральной части

Рис. 3. Общий вид микроскопа МИМ – 7

.