Практикум / Э. Г. Бабенко [и др.]. Хабаровск : Изд-во двгупс

 
28 
4. МИКРОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ 
 
Цель работы:  приобрести навыки микроструктурного анализа метал-
лов и сплавов. 
Приборы  и  оборудование:  металлографические  микроскопы  МИМ-7 
или ЕС МЕТАМ РВ-22, комплект лабораторных образцов. 
 
4.1. Краткие теоретические сведения 
 
Микроструктурный  анализ  заключается  в  исследовании  строения  ма-
териалов  с  помощью  микроскопа.  Наблюдаемая  структура  в  этом  случае 
называется микроструктурой. 
 
4.1.1. Устройство металлографического оптического микроскопа 
 
В оптическом микроскопе используется  луч  света и обычные оптиче-
ские  системы,  в  которых  увеличение  изменяется  благодаря  комбинации 
стеклянных линз, призм, объективов и окуляров. 
Принцип действия микроскопа основан на отражении световых лучей 
от  специально  подготовленной  поверхности  образца.  Наибольшее  рас-
пространение  в  отечественной  лабораторной  практике  получили  микро-
скопы ММР-2, ММУ-3, МИМ-7, ЕС МЕТАМ РВ-22 и др. Принцип работы 
у  этих  микроскопов  одинаковый.  В  каждом  микроскопе  условно  можно 
выделить три системы: 
– осветительную,  состоящую  из  источника  света,  серии  линз,  свето-
фильтров, диафрагмы; 
– оптическую, включающую объектив, окуляр, зеркало, призмы и т. д. 
Объектив и окуляр – это набор линз, заключенных в металлические оправы. 
В каждом микроскопе имеется несколько окуляров и объективов, дающих 
разные  увеличения.  В  среднем  увеличения  различных  окуляров  изменя-
ются в диапазоне от 3 до 20Х, а объектива от 10 до 100Х; 
– механическую,  состоящую  из  предметного  столика,  на  который  ус-
танавливается исследуемый образец, штатива для подъёма или опускания 
образца и тубуса для наблюдения структуры. 
Упрощенная схема хода лучей в металлографическом микроскопе типа 
РВ-22 представлена на рис. 4.1. 

29
 
9
8
3
4
6
7
2
1
5
 
Рис. 4.1. Оптическая схема металлографического микроскопа: 1 – источник 
света; 2 – система диафрагм и светофильтров; 3 – полупрозрачная пластина 
или линза; 4 – объектив; 5 – предметный столик; 6 – исследуемый образец; 
7 – отражательное стекло; 8 – окуляр; 9 – глаз исследователя 
 
Общее увеличение 
V
м
 определяется как произведение увеличения оку-
ляра 
V
ок
 на увеличение объектива 
V
об
 
: 
,
250
об
ок
об
ок
м
F
L
F
V
V
V
                                 (4.1) 
где  250  –  нормальное  расстояние  от  глаза  до  объекта  исследования,  мм;  
L – длина (оптическая) тубуса; 
F
ок
, 
F
об
 
– фокусные расстояния окуляра и 
объектива.  
Увеличение  окуляров  и  объективов  указывается  на  их  металлической 
оправе.  
 
4.1.2. Изготовление образцов для исследования 
 
Изучение  микроструктуры  производится  на  образцах,  называемых 
микрошлифами.  Стандартным  размером  (наиболее  удобным)  считается 
микрошлиф с площадью поперечного сечения 1 см
2
. Однако на практике 
часто  приходится  изготовлять  шлифы  больших  или  меньших  размеров. 
Процесс изготовления шлифа состоит в следующем. 
1.  На  наждачном  круге  обрабатывается  и  выравнивается  исследуемая 
поверхность. 

 
30 
2.  Зачищенная  поверхность  шлифуется  различными  номерами  наж-
дачной  бумаги  с  последовательным  переходом  от  грубого  номера  к  тон-
кому.  При  смене  номера  бумаги  микрошлиф  поворачивают  на  90
о
.  Шли-
фование в одном направлении ведётся до тех пор, пока не исчезнут попе-
речные риски от предыдущего номера бумаги. Шлифование можно вести 
вручную или на специальном станке. 
3.  После  шлифования  образец  полируется  на  полировальном  круге, 
обтянутом  фетром,  сукном  или  бархатом.  В  качестве  полировочного  ма-
териала, наносимого на покрытие круга, используются различные окислы 
металлов (Сr
2
O
3
 , Al
2
O
3 
и др.), разбавленные водой. Полирование считается 
законченным, если с поверхности образца удалены все риски и он имеет 
зеркальную поверхность.  
Во  время  полирования  образец  нагревается  до  (60…100 
о
С),  это  при-
водит  к  образованию  на  поверхности  вуали,  которая  искажает  исследуе-
мую структуру. Для устранения такого явления образец во время полиро-
вания необходимо периодически охлаждать водой.  
4. Отполированный образец промывается водой, затем спиртом и сушится 
при помощи фильтровальной бумаги. Затем он исследуется под микроскопом 
при небольшом увеличении для определения качества его изготовления, на-
личия и распределения неметаллических включений. На микрошлифе будет 
виден светлый круг (без царапин, если образец хорошо отполирован), на ко-
тором отчетливо видны (возможные) неметаллические включения. 
Для  выявления  микроструктуры  шлиф  протравливается.  В  качестве 
травителя для выявления микроструктуры чаще всего применяются слабые 
спиртовые и водные растворы кислот и щелочей, а также смеси различных 
кислот.  Наибольшее  распространение  для  травления  сталей  получил 
3…4 %-ный спиртовый раствор азотной или пикриновой кислоты. Любой 
сплав или металл состоит из большого числа различно ориентированных 
зёрен.  На  границе  зёрен  (даже  чистых  металлов)  обычно  располагаются 
различные  примеси.  Кроме  того, 
граница зёрен  имеет  более искажен-
ное  строение,  чем  само  зерно.  В  ре-
зультате  различной  интенсивности 
растворения  зерна  и  его  границ  соз-
дается  рельеф  поверхности  шлифа. 
При  рассмотрении  микрошлифа  в 

жүктеу/скачать 4,3 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: