Структурные методы исследования

Простейшим методом исследования структуры металлов явля­ется наблюдение вида излома.

наблюдение вида излома

наблюдение вида излома

Оно дает возможность установить величину зерна металла (мелко- или крупнозернистое строение). Однако металл может иметь скрытокристаллический и во­локнистый излом, при которых определение величины зерна стано­вится невозможным. Кроме того, в зависимости от условий обра­ботки и испытания у одного и того же металла можно наблюдать различные виды излома. Чаще всего мелкозернистый излом характе­ризует пластичный металл. Изучение вида излома сохранило зна­чение и в настоящее время, несмотря на большое число более со­вершенных методов металловедческого исследования.

Другим способом определения строения металла является исследование его макроструктуры. Образец ме­талла разрезают и для получения ровной поверхности плоскость разреза шлифуют наждачной бумагой. После такой обработки в металле можно обнаружить невооруженным глазом или в лупу пузыри, пустоты, трещины, крупные неметаллические включения и другие дефекты. После травления подготовленной поверхности образца кислотами или специальными реактивами можно наблю­дать кристаллическое строение, химическую и физическую неодно­родность металла. Макроструктуру изучают не только на образцах, но и на слитках и деталях.

Исследование макроструктуры имеет большое практическое значение, например, оно является составной частью контроля ка­чества металла на металлургических заводах.

Микроскопическим исследованием назы­вают изучение строения металла под оптическим микроскопом при увеличении обычно от 50 до 2000 раз. Такое увеличение дает воз­можность обнаружить частицы величиной 105 см (0,3 мкм). Для проведения микроскопического анализа из металла изготовляют об­разец с тщательно подготовленной шлифованной и полированной поверхностью (микрошлиф), которую затем протравливают слабыми растворами кислот (азотной, пикриновой, соляной и др.) или спе­циальными реактивами. В результате разной устойчивости структур­ных составляющих к действию кислот при рассмотрении микрошлифа под микроскопом выявляется его микроструктура. При помощи ме­таллографического микроскопа можно получить фотографию внут­реннего строения (микрофотографию) шлифа. Применяемое при ми­кроскопическом исследовании увеличение обозначают на микрофо­тографии значком х и следующей за ним цифрой. Например, «х100» обозначает увеличение в 100 раз. Наиболее распространенными металлографическими микроскопами отечественного производства являются модели МИМ-6, МИМ-7, МИМ-8.

В последнее время все большее применение для исследования структуры получает электронный микроскоп, в котором для просве­чивания используют пучок электронов. Электронный микроскоп дает большое увеличение — до 100 000 раз; однако при изучении структуры металла обычно используют увеличение в 9—15 тыс. раз, что дает возможность определять частицы с размерами 10-6—10-7 см. Структура, видимая под электронным микроскопом, соответствует микроструктуре, однако благодаря большему увеличению можно рассмотреть некоторые более тонкие детали, например, строение троостита в стали, границы фрагментов, блоки мозаики и др., обыч­но не выявляемые под оптическим микроскопом. Под электронным микроскопом наблюдают или тончайшие пленки металла или спе­циально подготовленные тонкие и прозрачные для электронных лу­чей пленки (слепки), наносимые на поверхность протравленного ме­таллографического шлифа и воспроизводящие ее рельеф. Слепки приготовляют из окиси металлов, коллодия, кварца и других ма­териалов.

Наиболее тонким методом исследования внутреннего строения металла является рентгеноструктурный метод, основанный на дифракции рентгеновских лучей рядами атомов в кристаллической решетке. Таким образом, рентгеновский анализ обнаруживает межатомные расстояния порядка 10-8 см. При помо­щи рентгеновского анализа можно установить форму кристалличе­ской решетки металла (или сплава) и величину расстояния между атомами в решетке. Пространственное расположение атомов вос­производится на рентгенограмме. Каждый металл дает на рентгено­грамме присущую ему систему линий, характеризуемых определен­ным расположением, шириной и интенсивностью. Для проведения рентгеноструктурного анализа применяют рентгеновские установ­ки. Значение рентгеноструктурного метода исследования весьма велико, так как он позволяет установить фи­зическую природу превращений, протекающих в металлах и спла­вах.

Для исследования внутреннего строения металла, кроме ди­фракции рентгеновских лучей, в последнее время используют также дифракцию электронов и нейтронов — электроно — и нейт- ронографический методы.

Из структурных методов исследования в практике работы заводских лабораторий наибольшее распространение получили макро- и микроанализы, производимые с помощью оптического микроскопа.