Файл: ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЮ.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 05.04.2024

Просмотров: 122

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

5.Виды и происхождение раковин и пор.

6.Волокно в металле, его происхождение, влияние на свойства и методы выявления.

7.Ликвация и ее влияние на свойства сплава.

8.Методы выявления ликвации.

9.Методы выявления поверхностных дефектов.

10.Методы выявления внутренних дефектов.

11.Магнитная дефектоскопия.

12.Люминесцентная дефектоскопия.

13.Ультразвуковая дефектоскопия.

14.Рентгеновская дефектоскопия.

15.Гамма-дефектоскопия.

Лабораторная работа N 3

МИКРОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Цель работы: ознакомиться с микроструктурным методом анализа металлов и сплавов и изучить взаимосвязь между структурой и механическими свойствами металлов и сплавов.

Задания

1.Используя литературу, ознакомиться с влиянием микроструктуры на механические свойства металлов и сплавов.

2.Освоить методику приготовления микрошлифов.

3.Ознакомиться с устройством микроскопа МИМ-7, принципом его работы, зарисовать схему хода лучей.

4.Изучить под микроскопом и зарисовать поверхности образцов после различных обработок. Определить увеличение микроскопа.

5.Измерить микроскопический объект при помощи окулярных и объективныхмикрометров.

6.Ответить на контрольные вопросы.

7. Составить отчет.

Общие положения

Под микроскопическим анализом (микроанализом) понимают изучение строения металлов и сплавов с помощью металлографического микроскопа при увеличении в 90-1500 раз.

10


Задачи микроанализа:

1)оценка формы и размеров кристаллических зерен металлов и сплавов;

2)определение формы и размеров неметаллических включений – сульфидов, оксидов и др.;

3)определение микропороков – микротрещин, раковин, пор и др.;

4)анализ изменения микроструктуры сплавов после термической, хими- ко-термической обработки и обработки металлов давлением;

5)определение химического состава некоторых структурных составляющих по их характерной форме и окраске после применения избирательных травителей.

Для микроанализа из испытуемого материала вырезают образец и путем ряда операций (шлифования, полирования, травления) доводят до такого состояния, когда при рассмотрении его в металлографический микроскоп выявляют неметаллические включения, мелкие поры, графит в чугуне (после шлифования и полирования) или микроструктуры (после шлифования, полирования и травления).

Микроструктуру металлов и сплавов наблюдают в оптическом микроскопе МИМ-7, МИМ-8 и др. Практически увеличение микроскопа определяется произведением увеличения окуляра на увеличение объектива.

Порядок выполнения работы

Первое и второе задания студенты выполняют при подготовке к работе. Обратить внимание, что существенное влияние на свойства оказывают форма и размер неметаллических включений, неоднородность структуры.

Третье задание выполняется под руководством преподавателя всей группой.

Четвертое задание выполняется бригадами по 2–3 человека на металлографическом микроскопе МИМ-7. Каждая бригада получает комплект из 4 образцов сталей и чугунов:

1 – после шлифовки (сталь); 2 – после полировки (сталь); 3 – после полировки (чугун); 4 – после полировки и правления (сталь).

Установить шлиф па предметный столик микроскопа, рассмотреть и зарисовать наблюдаемую поверхность после различных видов обработки (в квадрате 40x40 мм), указать наличие и отсутствие неметаллических включений и характер их распределения.

Определить увеличение микроскопа, используя характеристики: фокусное расстояние, числовую апертуру объектива и увеличение окуляра.

При выполнении пятого задания необходимо сначала определить цену деления окулярмикрометра:

1.Вставить окулярмикрометр и объектив.

2.На предметный столик поместить объектмикрометр таким образом,

11


чтобы шкала с делениями находилась над объективом.

3.Вращением макроскопического и микроскопического винтов навести на фокус шкалу объектмикрометра.

4.Вращением окуляра совместить шкалу окулярмикрометра со шкалой объектмикрометра.

5.Определить, в какое число делений окулярмикрометра укладывается шкала объектмикрометра (сколько делений одной шкалы приходится на другую).

6.Определить цену деления шкалы окулярмикрометра Цок по формуле

Цок =

Цоб Аоб

мм,

А

 

ок

 

где Цоб = 0,01 мм – цена деления шкалы объектмикрометра; Аоб – число совмещенных делений объектмикрометра; Аок – число совмещенных делений окулярмикрометра.

Например, шкала объектмикрометра укладывается на 25 делениях шкалы окулярмикрометра. Тогда

Цок = 0,0125100 = 0,04 мм.

Для измерения микроскопических объектов необходимо:

1.Настроить микроскоп на измеряемый объект.

2.Совместить данный объект со шкалой окулярмикрометра.

3.Измерить микроскопический объект, т. е. определить, сколько делений шкалы окулярмикрометра занимает объект.

4.Определить величину измеряемого объекта, для чего полученное число делений шкалы окулярмикрометра, которое занимает объект, умножить на цену деления окулярмикрометра.

Например, объект занимает 6 делений шкалы окулярмикрометра.

Цена деления окулярмикрометра 0,04 мм. Величина измеряемого объекта

6 · 0,04 = 0,24 мм.

Содержание отчета

1.Название, цель работы, задание.

2.Оптическая схема микроскопа МИМ-7 со спецификацией основных элементов схемы.

3.Микроструктуры шлифованного, полированного и травленых микрошлифов стали и чугуна с необходимыми объяснениями, увеличение микроскопа.

4.Результаты измерения микроскопических объектов.

5.Ответнаконтрольныйвопрос.

6.Список использованной литературы.

12


Контрольные вопросы

1.Задачи и область применения микроструктурного анализа.

2.Методика приготовления шлифов.

3.Принципиальная оптическая схема микроскопа МИМ-7.

4.Максимальное увеличение микроскопа. Разрешающая способность микроскопа.

5.Что собой представляют границы зерен?

6.Оценка зерна в металлах и сплавах с помощью окуляра и объективмикрометра.

7.Влияние размеров зерна на механические свойства металлов и спла-

вов.

Лабораторная работа N 4

РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ

Цель работы: изучить рентгеновский метод исследования структуры металлов и сплавов.

Задания

1.Используя учебники и пособия, изучить условия получения рентгеновских лучей и их свойства, ознакомиться с выводом уравнения ВульфаБрегга, лежащего в основе изучаемого метода порошка (рентгеноструктурного анализа поликристаллических веществ методом Дебая-Шерера).

2.Ознакомиться с устройством рентгеновского аппарата камеры РКД

ирентгеновской трубки.

3.Освоить методику установления вещества по межплоскостным расстояниям.

4.Рассчитать рентгеновскую плотность исследуемого вещества.

5.Ответить на контрольные вопросы.

6.Составить отчет.

Общие положения

Рентгеноструктурный анализ основан на отражении рентгеновских лучей от атомов кристаллической решетки и интерференции рентгеновских лучей, т. е. из их способности усиливать или ослаблять (гасить) друг друга.

Каждое вещество (фаза) обладает своей кристаллической решеткой. Семейства атомных плоскостей, образующих эту решетку, обладают характерным только для данной решетки набором значений межплоскостных расстояний d. Знание межплоскостных расстояний d исследуемого металла позволяет установить, с каким веществом (фазой) мы имеем де-

13

ло. При взаимодействии рентгеновских лучей с кристаллическим веществом возникает дифракционная картина, максимумы интенсивности которой удовлетворяют уравнению Вульфа-Брегга

nλ = 2dsinθ,

где п – порядок дифракции (целое число 1,2,3 и т.д.); λ – длина волны рентгеновских лучей; d – межплоскостное расстояние; θ – угол скольжение лучей (угол рассеяния).

Из уравнения Вульфа-Брегга следует, что

dn = 2sinλ θ .

Так как длина волны характеристического излучения, в котором получена рентгенограмма, известна, то задача определения межплоскостных расстояний d/n сводится к нахождению углов θ для всех линий. Вместо d/n пишем для сокращения записи di .

Рентгеноструктурный анализ производят на рентгеновском аппарате УРС-60, где источником рентгеновских лучей является рентгеновская трубка БСВ-4. Рентгеновской камерой называется устройство, позволяющее регистрировать на рентгеновской пленке дифракционные рентгеновские максимумы, которые затем расшифровываются. В методе порошка используется рентгеновская камера РКД, в которой исследуемое вещество в виде порошка наклеивается на стеклянную нить. Результат взаимодействия рентгеновских лучей с исследуемым веществом в виде рентгенограммы (дебаеграммы) подлежит расшифровке, что и является практической задачей данной работы.

Порядок выполнения работы

Первое задание выполняется при подготовке к лабораторной работе. Для выполнения второго задания студенты в сопровождении преподавателя посещают лабораторию рентгеноструктурного анализа, где непо-

средственно знакомятся с рентгеновской аппаратурой.

Третье задание выполняется индивидуально. По рентгенограмме поликристаллического вещества, снятой в камере Дебая (РКД), определив углы и межплоскостные расстояния d, с помощью определителя межплоскостных расстояний установить, с какого вещества была снята рентгенограмма (произвести идентификацию вещества).

Четвертое задание, как и третье, выполняется индивидуально. Для исследуемого вещества определяется его рентгеновская плотность, которая совпадает с плотностью вещества для веществ с неискаженной структурой.

Для облегчения расчетов рентгенограммы по определению межплоскостных расстояний рекомендуется заносить исходные данные, результаты замеров и расчеты в табл. 4.1 и заполнять ее последовательно по столбцам.

14


Расчет рентгенограммы для определения межплоскостных расстояний и идентификации веществ (к заданию 3).

 

Длина волны излучения

Λ =

, Å

 

 

 

 

 

Диаметр камеры 57,3 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

Радиус исследуемого образца ρ =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.1

2Lизм ,

θприб ,

Поправка

2Lисп ,

θточн ,

 

θточн ,

Sinθ

di расч.

Табл. знач.

п/п

мм

град

на погло-

 

мм

град

 

град

 

А

di

щение

 

 

 

A

 

 

 

Δρ, мм

 

 

 

 

и мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

 

5

6

 

7

8

9

10

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Столбец I. Для расчета выбирают четыре линии, которые цифрами отмечены на рентгенограмме.

Столбец 2. С помощью линейки измеряют расстояние 2L между парой указанных линий, симметрично расположенных относительно входного отверстия (с точностью до 0.2 мм).

Столбец 3. Приближенные значения угла θприбл определяют по формуле, град.:

θприбл= 2Lизм /2.

Столбец 4. Более точное значение угла находят с учетом поправки на поглощение. Чтобы упростить расчеты, в специальной таблице для каждого значения θ дано значение Δρ в зависимости от известного радиуса ρ исследуемого образца.

Столбец 5. Величину 2Lиспр получают из формулы

2Lиспр = 2Lизм - Δρ,

15