Лабораторные работы / Лаба Материаловедение 4 Макроскопический анализ

_{МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ}

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Озерский технологический институт –

филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего

профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

(ОТИ НИЯУ МИФИ)

Кафедра ТМ и МАХП

Лабораторная работа 4

по курсу «Материаловедение»

Преподаватель				Миллер М.А.
Выполнил студент группы	1ТМ-26Д			Сергеев П. С.
	(индекс группы)		(дата, подпись)	(Ф.И.О.)

Озёрск

2017

МАКРОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ (МАКРОАНАЛИЗ).

Цель работы: ознакомиться с методами макроскопического анализа и изучить характерные виды макроструктур на образцах железоуглероди­стых сплавов.

Приборы, материалы и инструмент: образцы с непрерывным распределением серы и фосфора; литая сталь с волокнистостью; шлифо­вальная шкурка различных номеров зернистости; деревянные бруски; вытяжной шкаф; водяная баня; фарфоровая ванна; резиновый валик; лупа; щипцы; вата; фильтровальная бумага; глянцевая бромосеребря­ная фотографическая бумага; спирт; реактивы для выявления макро­структур.

Ход работы:

1. Выявление ликвации серы.

1. Обработаем образец наждачной бумагой до необходимого состояния.

2. Хорошо протрём макрошлиф ватой, смоченной спиртом, и положим его обработанной стороной вверх.

3. Вымочим лист глянцевой бромосеребряной фотографической бумаги в 5%-ом водном растворе серной кислоты в течение 5-10 мин. Слегка просушим лист между двумя листами фильтровальной бумаги.

4. Наложим лист эмульсионной стороной на макрошлиф, прижмём его сверху рукой через марлю и выдержим на макрошлифе в течение 2…3 мин.

5. Осторожно снимем лист с макрошлифа. Полученные на фотобумаге участки коричневого цвета указывают на места, обогащенные серой.

2. Выявление ликвации фосфора.

1. Обработаем образец наждачной бумагой до необходимого состояния.

2. Хорошо протрём макрошлиф ватой, смоченной спиртом.

3. Погрузим образец в реактив (85 г хлорной меди, 53 г хлористого аммония в 1 л воды) и выдержим в нем 1…2 мин.

4. Вынем образец из реактива и снимем ватой, смоченной водой, с поверхности слой меди.

5. Просушим образец. Более темные участки – это места, обо­гащенные фосфором; светлые участки – места с меньшим содержанием фос­фора (рис.1).

Рисунок 1. Ликвация фосфора на поверхности образца.

3. Выявление волокнистости стали.

1. Обработаем образец наждачной бумагой до необходимого состояния.

2. Хорошо протрём макрошлиф ватой, смоченной спиртом.

3. Погрузим образец в реактив (85 г хлорной меди, 53 г хлористого аммония в 1 л воды) и выдержим в нем 1…2 мин.

4. Вынем образец из реактива и снимем ватой, смоченной водой, с поверхности слой меди.

5. Просушим образец. Направление волокон повторяет внешние очертания штамповки (рис. 2).

Рисунок 2. Макроструктура штамповки.

Контрольные вопросы:

1. Назначение макроанализа.

Макроанализ применяют для выявления в металле дендритного строения, усадочной рыхлости, газовых пузырей, трещин, пустот, плен, шлаковых включений, расположения волокон в поковках и штамповках, ликвации серы и фосфора, структурной неоднородности, качества сварного соединения.

2. Определение макроструктуры.

Макроструктура может быть исследована непосредственно на поверхности заготовки или детали, в изломе или, что делается чаще, на вырезанном образце (темплете) после его шлифования и травления специальным реактивом.

3. Выявление ликвации серы.

Для выявления ликвации серы в сплаве применяют "Отпечаток Баумана".

Для выявления ликвации серы на приготовленный макрошлиф накладывают и плотно прижимают засвеченную фотографическую бумагу, предварительно выдержанную 5-8 мин в 5% растворе серной кислоты и обсушенную. В зависимости от марки стали время выдержки от 30 сек до 4 мин. Затем бумагу осторожно отделяют от пробы, промывают под проточной водой, фиксируют и просушивают. Чем выше содержание серы, тем короче время выдержки. Из-за реакции сульфидов с бромосеребряным слоем область содержания серы окрашивается в более светлый или темный коричневый цвет.

4. Выявление ликвации фосфора.

Ликвацию фосфора в стали выявляют травлением шлифованного образца в реактиве состава: 85 г хлорной меди, 53 г хлористого аммония в 1000 см3 воды Образец помещают в реактив шлифованной поверхностью. После выдержи около 3 мин вся поверхность образца должна быть покрыта медью, т.к. железо переходит в раствор, вытесняя из него медь. Слой меди нужно смыть с поверхности макрошлифа и просушить его. Более темные, т. е. глубоко протравленные участки – это места, обогащенные фосфором, т.к. чем больше в железе фосфора, тем быстрее оно переходит в раствор.

5. Дендритное и волокнистое строение стали.

Дендритная кристаллизация – возникает при ускоренном охлаждении сплава. Рост центров кристаллизации происходит с неоднородной скоростью. После образования зародышей их развитие идёт главным образом в тех направлениях, в которых скорость роста максимальна. В этих направлениях образуется "Ствол" будущего кристалла, называемый осью или ветвью первого порядка. Увеличение размеров осей первого порядка идёт не только в длину, одновременно они разрастаются и в стороны. Вследствие этого они толще у основания и тоньше у острия. Дальше от осей первого порядка под определёнными углами начинают расти оси второго порядка.

Волокнистое строение является результатом удлинения зерен при вытяжке металла и легко обнаруживается при рассмотрении излома в направлении вытяжки. Эта особенность структуры металла вызывает неодинаковые механические свойства вдоль и поперек направления вытяжки.

6. Красноломкость стали – свойство стали подвергаться охрупчиванию при механической обработке в области температур красного или жёлтого каления (850 – 1150° C). Обусловливается главным образом распределением серы по границам зёрен металла.

7. Хладноломкость стали – свойство стали подвергаться охрупчиванию при механической обработке при низких температурах. Обусловливается главным образом распределением содержанием фосфора в сплаве. Влияние его проявляется тем сильнее, чем богаче металл углеродом.