765888 pomagalo com

14
1. МАКРОСТРУКТУРЕН И МИКРОСТРУКТУРЕН АНАЛИЗ НА МЕТАЛИТЕ Известно е, че свойствата на металите и сплавите зависят от техния строеж, т.е. от кристалната структура, от формата и големината на зърната, които ги изграждат. Изследването на свойствата на металите и на методите за въздействие върху тях е възможно само при познаване на структурата им. За нейното изучаване съществуват много методи, които могат да бъдат разделени на две основни групи: методи за изследване на вътрешния строеж на кристалите и методи за изследване на външната им форма. Вътрешният строеж на кристалите, т.е. разположението на атомите в кристалната решетка, се изследва преди всичко чрез рентгеноструктурен анализ. Външната форма, размерите и взаимното разположение на зърната се изследва чрез т.н. металографски методи – макроструктурен и микроструктурен анализ. 1.1. Макроструктурен анализ Макроструктурният анализ е металографски метод за изследване структурата на металите с невъоръжено око, с лупа, или с подходящи микроскопи при увеличения до 50 пъти. При него се наблюдава (без или след специална подготовка): повърхността на металните изделия в прясно разрушените участъци (лома на металите) или повърхността на сечения, направени през зони, които представляват интерес за специалиста. С помощта на микроанализа могат да се установят следните по-важни особености в строежа на метала: а/ нарушения в плътността на метала: всмукнатини, газови шупли и пукнатини в летия метал; пукнатини, възникнали след гореща механична или термична обработки; непровар и газови шупли след заваряване и др.; б/ кристалният строеж на метала, създаден в резултат на първична кристализация при летите детайли; в/ химична нееднородност, създадена от условията на първичната кристализация – ликвация; г/ нееднородност в строежа, създадена от пластично деформиране; д/ структурна и химична нееднородност в детайлите, създадена от термична или химико-термична обработки. 1.1.1. Изучаване лома на металите

Upload: vladimir-nikolov

Post on 03-Dec-2014

161 views

Category:

Documents


6 download

TRANSCRIPT

Page 1: 765888 Pomagalo Com

1. МАКРОСТРУКТУРЕН И МИКРОСТРУКТУРЕН АНАЛИЗ НА МЕТАЛИТЕ

Известно е, че свойствата на металите и сплавите зависят от техния строеж, т.е. от кристалната структура, от формата и големината на зърната, които ги изграждат.

Изследването на свойствата на металите и на методите за въздействие върху тях е възможно само при познаване на структурата им. За нейното изучаване съществуват много методи, които могат да бъдат разделени на две основни групи: методи за изследване на вътрешния строеж на кристалите и методи за изследване на външната им форма.

Вътрешният строеж на кристалите, т.е. разположението на атомите в кристалната решетка, се изследва преди всичко чрез рентгеноструктурен анализ. Външната форма, размерите и взаимното разположение на зърната се изследва чрез т.н. металографски методи – макроструктурен и микроструктурен анализ.

1.1. Макроструктурен анализМакроструктурният анализ е металографски метод за изследване структурата на

металите с невъоръжено око, с лупа, или с подходящи микроскопи при увеличения до 50 пъти.

При него се наблюдава (без или след специална подготовка): повърхността на металните изделия в прясно разрушените участъци (лома на металите) или повърхността на сечения, направени през зони, които представляват интерес за специалиста.

С помощта на микроанализа могат да се установят следните по-важни особености в строежа на метала:

а/ нарушения в плътността на метала: всмукнатини, газови шупли и пукнатини в летия метал; пукнатини, възникнали след гореща механична или термична обработки; непровар и газови шупли след заваряване и др.;

б/ кристалният строеж на метала, създаден в резултат на първична кристализация при летите детайли;

в/ химична нееднородност, създадена от условията на първичната кристализация – ликвация;

г/ нееднородност в строежа, създадена от пластично деформиране;д/ структурна и химична нееднородност в детайлите, създадена от термична или

химико-термична обработки.1.1.1. Изучаване лома на металитеЛом се нарича структурата на метала в мястото на разрушение, получено

изкуствено или в процеса на експлоатация на металното изделие.Наблюдаването на лома представлява най-простия и достъпен метод за

изучаване структурата на металите. По вида на лома може да се съди за големината и формата на зърната, за това дали разрушаването е станало през зърната или по техните граници и т.н. След изследване на лома може да се даде заключение относно причините, които са предизвикали разрушаването (наличие на пукнатини от предшестваща обработка, много едри и слабо свързани помежду си зърна, получени вследствие на предшестващата термична обработка и др.). В редица случаи изучаването на лома дава повече сведения за метала отколкото прилагането на други скъпи и сложни методи за изучаване на структурата.

Ломовете срещани при различните материали могат да бъдат разделени в две основни групи:

А. Аморфни ломовеСрещат се при материали, които имат аморфна структура, като стъкло,

пластмаси, ебонит, шлака и др. Характеризират се с криви и гладки повърхности.

Page 2: 765888 Pomagalo Com

При метални материали аморфен лом може да бъде наблюдаван в изключителни случаи при някои сплави, когато са взети специални мерки (висока скорост на охлаждане), осигуряващи втвърдяване в аморфно състояние. Такива материали са известни под наименованието метални стъкла.

Б. Кристални ломовеКристални ломове могат да се наблюдават както при метални, така и при

неметални материали, които имат кристална структура.Кристалните ломове от своя страна могат да бъдат класифицирани по различни

признаци:а/ форма на зърната. Биват:- Влакнести (жилави) ломове. Наблюдават се при материали, които преди или по

време на разрушаването, а най-често и в двата случая, са претърпели пластична деформация. При металните материали те се срещат често. Причина за това е тяхната пластичност обусловена от металната междуатомна връзка.

При неметалните материали този вид ломове не се наблюдава, тъй като те не притежават свойството пластичност. Такива са готварската сол, мрамора и др. Причина за това е липсата на метална връзка. Влакнестият лом не дава представа за формата и големината на зърната преди разрушаването, тъй като процесът е свързан с пластично деформиране. При това зърната променят своята форма и размери;

- Зърнести ломове. Наблюдават се както при неметални, така и при метални материали, които преди или по време на разрушаването не са претърпели пластична деформация. Такива ломове имат мраморът, солите на някои киселини и др., както и металните материали при определени условия.

Зърнестите ломове дават възможност да се наблюдава големината и формата на зърната. В тази връзка те биват:

- едрозърнести;- дребнозърнести.В зависимост от това как се разполага равнината на разрушаване спрямо

кристалите зърнестите ломове биват два вида:- междукристални ломове. Разрушаването става по границите на зърната.

Наблюдава се най-често в случай на разрушаване при високи температури, когато по границите на зърната са отложени лесно топими структурни елементи;

- транскристални ломове. Разрушаването става през самите зърна.Върху вида на кристалните ломове оказват влияние и начините на натоварване,

довели до разрушаване на изделието. При циклично променящи се по посока и големина натоварвания се получава особен вид лом:

- лом от умора. В него ярко се очертават две зони – гладка зона с концентрични линии (подобно на годишните кръгове на дърветата) и зона с грапава повърхност. Гладката зона се е получила в резултат на продължително разрушаване, започнало от определен източник (пукнатина или друг дефект), а грапавата – в момента на окончателното разрушаване на детайла, когато носещото сечение е намаляло до критични размери.

Силно изразената химична нееднородност също може да се отрази върху вида на лома. Получават се други видове ломове:

- шиферни. При тях се получава разделение на метала на слоеве, което е резултат от отложени по границите на зърната сулфиди, фосфиди, окиси и др. примеси, силно отличаващи се по пластичност и механична якост от металната матрица. При гореща пластична деформация те се изтеглят по посока на действащите сили. Последното води до значително понижаване на механичните свойства, особено на ударната якост в посока, напречна на влакната.

Page 3: 765888 Pomagalo Com

Отстраняването на шиферния лом е възможно само чрез няколкократно разнопосочно изковаване, което създава по-равномерно разпределение на вредните примеси.

Един и същ метал може да има зърнест или влакнест лом в зависимост от предшествалата термична обработка. Освен това, при еднаква структура един и същ метал може да има влакнест или зърнест лом, в зависимост от условията, при които се извършва разрушаването – температура, скорост и схема на деформиране и др. С понижаване на температурата, увеличаване скоростта на натоварването или увеличаване на надрезите, се увеличава крехкото разрушаване. При еднакви условия на разрушаване наличието на влакнест лом гарантира по-добри механични свойства, отколкото зърнестия. В случай на еднакъв химичен състав и зърнест лом, механичните свойства са толкова по-добри, колкото по-дребни са зърната.

По вида на лома могат да се правят изводи за различията в структурата и свойствата на металите.

При чугуните ломът винаги е зърнест, но с различен цвят в зависимост от това дали цялото количество въглерод е свързано под формата на Fe3C (цементит), свободен частично или напълно, под формата на графит. В първия случай ломът е светъл (бял), поради което чугуните се наричат бели, а във втория случай – при т.н. сиви чугуни – той е тъмен, матов.

Чрез изследване на лома могат да бъдат установени редица дефекти в макроструктурата на метала. Причини за възникването на различните дефекти могат да бъдат неправилно проведени пластична, термична, химикотермична или други видове обработки.

1.1.2. Изучаване на макроструктурата с помощта на макрошлифовеПровеждането на макроструктурен анализ върху специално подготвени за целта

пробни тела, наречени макрошлифове, изисква следните операции:а/ Избор на равнината на макрошлифаТази операция е особено отговорна, тъй като неправилното подбиране на

равнината за макроанализ може да доведе до погрешни заключения от цялото изследване. Поради това се извършва от лицето с най-висока квалификация в тази област.

Броят на необходимите за изследването равнини, както и тяхното място в подготвения обект, се определя като се има предвид следното:

- проблемът, който трябва да бъде решен;- видът на материала и този на обработките, които е получил;- експлоатационните условия на изделието.б/ Механично обработванеИзвършва се на няколко етапа:- изрязване. Макрошлифовете не трябва да имат много големи размери, защото

това затруднява механичното им обработване. При голямо-габаритни изделия може да се наложи изрязване на повече пробни тела. При избора на метод за рязане трябва да се има предвид, че повишаването на температурата в равнината на шлифа над допустимата може да доведе до необратими структурни промени и до погрешни заключения от анализа. Същото се отнася и до повишеното налягане при рязане. В случай, че това не може да се избегне необходимо е равнината на рязане да бъде достатъчно отдалечена от равнината за изследване. Освен това, повреденият при рязането материал следва да бъде отстранен в следващите обработки.

в/ ШлифованеШлифоването се извършва с комплект металографски шкурки или други

абразивни средства (инструменти), при което последователно се преминава към

Page 4: 765888 Pomagalo Com

обработка с по-дребнозърнести такива, с цел получаване на висока гладкост. Провежда се ръчно или механично.

При ръчно шлифоване се използва шкурка, която се поставя върху гладка и твърда подложка. Обикновено се използва дебело плоско стъкло. Шлифът се притиска (с не голямо усилие) към шкурката и се движи възвратно-постъпателно в направление перпендикулярно на следите от предшестващата обработка, до пълното им отстраняване. Това означава, че при всяка смяна на номера на шкурката (от по-едра към по-фина) пробното тяло трябва да се завърта на 90о в равнината на шлифоване. Спазването на това условие осигурява бързо получаване на гладка плоскост и дава възможност правилно да се прецени кога е целесъобразно да се извърши смяната. Освен това е необходимо шкурките периодично да се почистват от отделилите се абразивни и метални частици.

Летите метали и сплави се шлифоват направо върху ситна шкурка.Механичното шлифоване се извършва на специални шлифовъчни машини. Те са

снабдени с един или няколко въртящи се метални или пластмасови дискове с диаметър 200-300 mm, върху които се прикрепват различни шкурки. Шлифоването се осъществява при малка скорост и спазване на споменатите по-горе условия. Предпочита се върху дисковете да тече вода, с което още по време на шлифоването се отстраняват отпадъчните продукти и се осигурява охлаждане на пробните тела. Дисковете могат да бъдат изработени и от специални абразивни материали.

След окончателното шлифоване е необходимо почистване на повърхността на пробното тяло посредством измиване с вода, след това със спирт и изсушаване с топла въздушна струя.

Шлифоването може да отпадне, ако предшестващата обработка е осигурила достатъчна гладкост.

г/ ПроявяванеНачините за проявяване на макрошлифовете се обособяват в три основни

метода:- дълбоко проявяване. Макрошлифът се поставя в реактив с подходящ състав

при повишена температура. В табл.1.1. са посочени някои от най-употребяваните реактиви и условия за проявяване на стомани.

Таблица 1.1.№ Стомани Състав на реактива Режим на

проявяванеHCl ml

HNO3 ml

K2Cr2O3

gH2Oml

ToC

TMin

1 Въглеродни, манганови, хромови, хроммолибденови и хромванадиеви

50 - - 50 60-70 15-25

2 Останалите легирани конструкци-Онни и инструментални стомани

50 - - 50 60-70 25-35

3 Феритни аустенитни стомани,устойчиви на корозия

1000 100 250 1000 60-70 30-40

Подложени на агресивното действие на реактивите, макрошлифовете се разяждат неравномерно (избирателно). Най-силно се разяждат местата с развита активна повърхност (пори, всмукнатини и др.) и участъците, които са нееднородни по химичен състав. В резултат на това макрошлифовете получават релефна повърхност с добре видими пукнатини, оси на дендритите при лята стомана и зони на химична нееднородност (ликвация).

Page 5: 765888 Pomagalo Com

При проявяването се отделят вредни изпарения, поради което трябва да се работи в специална камина или като се осигури добра вентилация на помещението. Поставянето на шлифа в реактива трябва да става с щипки, а ръцете да са защитени с гумени ръкавици;

- повърхностно проявяване. Предимството на този метод за проявяване пред описания по-горе се състои в използването на по-слаби реактиви. Образуваният при това релеф не е толкова дълбок. Това облекчава последващата обработка на повърхностите за микроструктурен анализ. Методът се прилага, когато искаме да получим сведения за общото структурно състояние на материала, като равномерност на зърнистостта, ефекти от рекристализация, кристализация, пластично деформиране, химична нееднородност.

Най-често за целта се използват водни или алкохолни разтвори на азотна киселина (от 2 до 25% HNO3).

Друг често използван в практиката реактив за повърхностно разяждане е известен под наименованието реактив на Хайн. Той е подходящ за случаите, когато трябва да се установи вида на предшествалата обработка, зони на термично влияние при заваръчни шевове, наличие на пукнатини, неравномерно разпределение на въглерода и фосфора в нисковъглеродни стомани.

Този реактив съдържа 53 g амониев хлорид (NH4Cl), 35 меден двухлорид (CuCl2) и 1 l вода.при потопяването на макрошлифа в реактива протича обменна реакция, при която желязото измества медта от водния разтвор и тя се отлага на повърхността на шлифа. На участъците (пори, пукнатини, неметални включения и др.) в които обменната реакция не протича напълно и затова не са достатъчно защитени с мед, се извършва разяждане. След проявяване в продължение на 30-60 секунди шлифът се измива обилно с вода, като се търка с памук, за да се свали покритието от мед, след това той се изсушава и е готов за наблюдение.

На фиг.1.1 а и б е показана влакнеста структура на два колянови вала, проявена с реактива на Хайн. Вижда се, че този показан на фиг.1.1а е изработен само чрез пластична деформация, а този на фиг.1.1б е изрязан от материал, който предварително е бил деформиран.

- Метод на отпечатъците. Най-широко приложение от тях в практиката е намерил метода на Бауман за разпределението на сярата в сплавите. Извършва се по следния начин: лист фотографска хартия (бромсребърна) се потапя на светло в 5%-ен воден разтвор на сярна киселина, задържа се 5-10 min, след което се изсушава между листи филтърна хартия за отделяне на излишния разтвор. След това фотографската хартия се поставя с емулсионната си страна върху изработения макрошлиф и леко се притиска с ръка или гумен валяк за отстраняване на въздушните мехури между двете повърхности. При това се следи да не се получи преплъзване. Задържа се при това положение 3-5 min.

Сярата в стоманата се намира под формата на MnS или FeS. Между сулфидите и сярната киселина протича следната реакция:

Page 6: 765888 Pomagalo Com

MnS (FeS) + H2SO4 H2S + MnSO4 (FeSO4)Образувалият се сероводород на местата, където има сулфиди, взаимодейства със сребърния бромид от фотографската хартия, в резултат на което се отделя черен сребърен сулфид:

H2S + 2AgBr = Ag2S + 2HBrТъмните участъци от сребърен сулфид, образували се

върху фотографската хартия показват формата и характера на разпределение на сулфидите (фиг.1.2.). Снетата от микрошлифа фотохартия се промива с вода, фиксира се 20-30 min в натриев тиосулфат, отново се промива с вода и се изсушава.

При необходимост от пълен макроструктурен анализ чрез макрошлиф е целесъобразно да се спази следния ред:

1. Да се направи повърхностно разяждане с реактива на Хайн, като получените резултати се нарисуват или фотографират.

2. да се шлифова отново образеца и се определи разпределението на сярата чрез отпечатък на Бауман.

3. да се направи дълбоко разяждане за определяне плътността на метала – наличието на шупли, пукнатини и др.

1.2.Микроструктурен анализМикроструктурният анализ е метод за изследване структурата и дефектите на

металите с помощта на металографски микроскоп, т.е. при използване на големи увеличения. Чрез него могат да се определят в много големи подробности големината, формата, състоянието и разположението на зърната в структурата, както и наличието на неметални включения (окиси, сулфиди и др.), микропукнатини и т.н. и от това да се направят редица изводи и заключения за свойствата и поведението на металите. Понастоящем този анализ е основният и най-широко застъпен метод за изследване структурата на металите.

На базата на предварително проведения макроструктурен анализ от изследвания материал се изрязва проба за изработване на микрошлиф. Една от плоскостите му се шлифова и полира до огледално състояние. Изискванията към качеството на повърхността са по-големи отколкото при макрошлифовете. Причина за това е необходимостта от фокусиране на металографския микроскоп.

Обикновено шлифовете се правят с правоъгълно или кръгло сечение с площ не по-голяма от 1,2-2 cm2. Височината на шлифа трябва да е съразмерна с обработваната повърхност, с оглед стабилността му.

1.2.1. Механична обработка на микрошлифове

.

Page 7: 765888 Pomagalo Com

Механичната обработка е аналогична на тази при изработване на макрошлифове. Ако ще се провежда изследване на структурата в периферните части на шлифа не се допуска при шлифоването закръгляне на краищата, тъй като се затруднява едновременното фокусиране на по-външните и по-вътрешни слоеве. За да се предотврати това, пробните тела се закрепват в скоби, притежаващи твърдост, близка до тази на пробните тела. Освен това, много често се практикува заливане на форми с подходящи материали, които след втвърдяване защитават ръбовете на пробите при обработване.

Полирането е последната операция от механичната подготовка на микрошлифа, при която се премахват останалите от последната шкурка микронеравности и се осигурява получаването на огледална повърхност. Прилагат се следните начини на полиране:

а/ механично полиране. При него се използват полирмашини, чиито въртящи се или вибриращи дискове са покрити с кожа, филц, сукно, вълнен, памучен или копринен плат, както и специално за целта разработени тъкани. Върху полиращия диск непрекъснато или периодично се нанася суспензия на фино смлени метални окиси във вода или друга течност. Най-често се употребяват Al2O3, Cr2O3 и др. При използването на различни средства за полиране се изменя и продължителността на процеса.

В началото на полирането шлифът трябва да се разположи така, че направлението на движението на диска да е перпендикулярно на микронеравностите, останали от шлифоването. След това е необходимо той да се завърта периодично около оста си, като едновременно се придвижва от центъра към периферията на диска и обратно.

При полиране на черни и цветни метали се препоръчва дискът, имащ диаметър около 250 mm, да извърши 400-800 оборота за минута. По-високите обороти се използват при по-твърди материали.

Продължителността на процеса зависи от състоянието на повърхността преди полирането, свойствата на метала или сплавта, полиращото вещество и т.н. От това следва, че шлифоването трябва да се извършва много старателно. При много продължително полиране по-меките структурни съставляващи се обработват по-бързо от по-твърдите, получава се микрорелеф по повърхността на шлифа, който особено при големите увеличения не е желателен.

Особено трудно е механичното полиране на меки метали. При тях съществува опасност от деформиране на повърхностния слой. За полиращо вещество в такива случаи се използва най-често магнезиев окис (MgO). За приготвянето на суспензията трябва да се използва дестилирана вода, понеже той се свързва лесно със съдържащите се във водата соли и въглена киселина и образува карбонати, които могат да надраскат шлифа.

Полирането се смята за завършено, когато повърхността на шлифа има огледален блясък и с микроскопа не се наблюдават никакви драскотини. Ако такива са се запазили, въпреки продължителното полиране, пробното тяло трябва отново да се шлифова с дребнозърнеста шкурка, а след това повторно да се полира.

След полирането шлифът се измива последователно с вода и спирт и се изсушава чрез струя въздух или няколкократно притискане (не триене !) към филтърна хартия;

б/ химико-механично полиране. Извършва се също върху полиращ диск, на който заедно с абразивното вещество се нанасят и химични вещества, способстващи за ускоряване на процеса. За полиране на черните метали у нас се използва паста ГОИ. Тя се изработва в различни видове (според зърнистостта си). Състои се от хромови окиси, стеарин, петрол, олеинова киселина и сода;

Page 8: 765888 Pomagalo Com

в/ електролитно полиране. Провежда се в електролитна вана, като за анод служи шлифът, а за катод се използват пластини от неръждаема стомана, олово, алуминий и др. Обикновено за електролит се използват различни разтвори, съдържащи перхлорна, ортофосфорна, сярна, азотна или други киселини. Съставът на електролита, плътността на постоянния ток и продължителността на полирането се избират в зависимост от материала на шлифа. При този метод се получава анодно разтваряне на метала (преимуществено на изпъкналостите).

Негово преимущество е, че изключва възможността от пластична деформация в повърхностния слой, както това се случва при механично полиране. Освен това, при продължително анодно разтваряне се отстранява деформирания и вследствие на това структурно изменен при шлифоването слой. По тези причини този начин е особено подходящ за полиране на много меки метали и структурно неустойчиви сплави;

г/ химично полиране. То се прилага при полиране на някои метали и полупроводници, притежаващи голяма крехкост и голяма чистота.

За предпазване на полираната повърхност от окисляване (ако няма да се наблюдава веднага) микрошлифовете се съхраняват в специални съдове – ексикатори, в които се поставят вещества, поглъщащи влагата – например калциев двухлорид.

1.2.2. Проявяване на микроструктуратаПолираният шлиф притежава в непроявено състояние светла повърхност. Върху

нея с металографски микроскоп могат да се наблюдават неметални включения (окиси, сулфиди, графит и др.), а също да се установи наличието на микропори, пукнатини и други дефекти в структурата. Проявяването се извършва по различни методи:

а/ Химично. При това различните фази, както и границите на зърната, се разтварят в различна степен, поради различните си физико-химични свойства. В резултат на това се получава релефна повърхност, която при наблюдаване с микроскоп отразява по различен начин светлинните лъчи (фиг.3.3) и прави микроструктурата видима;

б/ Проявяването с реактиви, образуващи на повърхността на шлифа наслойки, вследствие на обменните реакции между реактива и елементите, участващи в отделните фази на структурата;

в/ Проявяване по метода на окислението, при което се образува окисен слой с различни дебелини и състав, в зависимост от вида на фазите и режима на окисляване;

г/ Проявяване по метода на избирателното изпарение от границите и от повърхността на отделните фази при нагряване във вакуум. Получава се релефна повърхност, която отразява по различен начин светлината.

Съществуват и други методи, но те се използват по-рядко.Най-широко приложение, поради лесното изпълнение, има методът на

проявяване чрез химично избирателно разяждане на фазите.Извършва се с разтвори на киселини, соли или основи във вода или спирт.

Препоръчва се употребата на спирт, тъй като той забавя дисоциацията на киселината и скоростта на разяждане, което осигурява по-голяма равномерност на проявяването.

Page 9: 765888 Pomagalo Com

Задължителна операция преди проявяване на структурата е обезмасляване на микрошлифа. Извършва се със спирт, ацетон и др. Видът на реактива и режимът на проявяване са различни за различните материали.

1.2.3. Наблюдаване на микроструктурата – видове микроскопиПри наблюдаване на микроструктурата се използват различни видове

микроскопи, осигуряващи увеличение над 50 пъти. Максималното възможно увеличение на микроскопите се определя от използваните при тях лъчи. Според това различаваме следните две основни групи микроскопи:

- Микроскопи работещи с бяла светлина. Максималното увеличение при тях е 2000 пъти. То се определя от дължината на вълната на използваната бяла светлина и числовата апертура на оптиката на микроскопа. Различните увеличения се получават чрез комбинации между различни обективи и окуляри и се определят чрез произведението на увеличението на това на обектива и окуляра.

Принципното устройство на оптичната система при металографски микроскоп работещ с бяла светлина е показано на фиг.1.4.

- Електронни микроскопи, работещи със сноп ускорени електрони във вакуум. Дължината на вълната им е много малка и е функция на приложеното ускоряващо напрежение. Това осигурява широк диапазон на реализираните увеличения. Фокусирането на изображението и желаното увеличение се постигат с помощта на система от електромагнитни лещи.

Най-често се използват двата основни типа електронни микроскопи:

а/ Трансмисионни електронни микроскопи. Изображението се получава чрез преминаване на ускорените електрони през изследвания обект. За тази цел последният трябва да е прозрачен за електроните. Дебелината на обекта е в порядъка 0,20,6m и зависи от природата му. Изработването на такива пробни тела е свързано с използване на специална препарационна техника.

Чрез тези микроскопи може да се изследва микроструктурата на материалите, както и да се определи вида на кристалната решетка и нейните параметри при наличие на кристални фази.

Наблюдаване на изображението става върху флуоресциращ екран. Същото може да бъде и фотографирано.

б/ Сканиращи електронни микроскопи. Тук изображението се получава чрез обхождане повърхността на обекта с тънък електронен сноп, наречен електронна сонда.

Page 10: 765888 Pomagalo Com

Микроструктурата може да се наблюдава чрез вторичните или чрез отразените електрони. С помощта на микрорентгенов анализ, провеждан в точка, линия или площ, могат да се определят както наличните елементи, така и тяхното количество. Това става чрез монтираните към микроскопа рентгенови спектрометри и компютър при използване на специални програми.

1.2.Количествена металографияОсвен качествени изследвания на микроструктурата на металите, с помощта на

металографските микроскопи може да се провежда и т.н. количествен металографски анализ. За тази цел микроскопът трябва да е снабден с окуляр-микрометър и обект-микрометър. Най-често се използват окуляри със специална скала или мрежа. С тяхна помощ могат да се определят размерите на зърната и да се изчисли количественото съотношение между отделните структурни съставляващи. Съществуват микроскопи, снабдени със системи за обработка на информацията, при които изследователят директно получава данни за количеството на отделните структурни съставляващи, за техните размери и т.н.

Задачи за самостоятелна работа на студентите:1. Да се проведе макроструктурен анализ върху колекция от различни ломове на

материали, да се нарисуват и дадат заключения за структурата им.2. Да се запознаят с колекция макрошлифове.3. Да се запознаят с устройството на металографския микроскоп Epityp 2 и с

начина на работа с него.4. Да се наблюдават и нарисуват микроструктурата на различни материали по

готови микрошлифове.5. Да се изработи и прояви повърхностно с реактива на Хейн макрошлиф на

детайл, получен чрез пластична деформация.6. Да се направи отпечатък на Бауман на лята стомана.