Краткие теоретические сведения Макроскопическое исследование (макроанализ) – это изучение строения металлов и сплавов невооруженным глазом или с помощью лупы при увеличении в тридцать раз. Метод позволяет обнаружить в металлах: – химическую неоднородность, вызванных условиями кристаллизации, обработки металлов давлением или термической обработки; – целостность металла и его нарушения, признанные присутствием пористости, пузырей и трещин; – вид излома (вязкий или хрупкий). Осуществляя макроанализ сварного соединения, можно обнаружить не только такие дефекты сварки, как непровар, газовые пузыри, трещины, но и четко определить границы сварного шва, зоны термического влияния. Можно обнаружить ориентационные строения кристаллов, которые сложились во время твердения сварного шва. Макроанализ основан на визуальном наблюдении, содержит наиболее убедительную и достоверную информацию о строении металла, его макроструктуре. В данной работе для макроскопического исследования сварного соединения использован метод химического травления. Работу необходимо завершить написанием заключения о качестве сварного соединения. Вывод – короткий и лаконичный документ, состоящий из двух положений – констатирующего и постановляющего. В констатации дается перечень существующих дефектов, в постановляющей части на основе технических требований к качеству сварного шва делают вывод о пригодности соединения. Материалы, оборудование и принадлежности Для выполнения работы необходимы: Т-образные образцы сварных соединений, наждачная бумага различной зернистости, спирт для обезжиривания поверхности, химический реактив для травления, емкость для содержания реактива (кювета), вата, фильтровальная бумага, проточная вода. Ход работы 1. Поверхность образца сварного соединения зачистить наждачной бумагой, промыть водой, просушить и протереть спиртом. 2. Погрузить образец в 10% -ный раствор двойной медно-аммиачной соли (реактив Гейна) на 5 минут. 3. Красный налет, образовавшийся на поверхности образца, смыть водой под струей воды. 4. Микрошлиф просушить фильтровальной бумагой. 5. Выполнить анализ макроструктуры соединения, обратив внимание на дефектные образования (трещины, непровар, газовые пузыри), ориентацию и размеры кристаллов шва. 6. Нарисовать макроструктуре сварного соединения, обращая внимание на составные части (шов, зона термического влияния, основной металл) и дефектные образования. 7. Написать вывод о качестве сварного соединения. Содержание отчета Отчет должен содержать: название работы и ее цель, краткие теоретические сведения с указанием назначения и задач макроанализа, возможных дефектов сварного соединения, зарисовку его макроструктуры, вывод о качестве соединения. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 МИКРОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕТАЛЛОВ И УСТРОЙСТВО МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКОГО МИКРОСКОПА Цель работы Изучить методы микроскопического анализа металлов, конструкцию металлографического микроскопа и технику приготовления микрошлифов. Краткие теоретические сведения Микроскопический анализ (микроанализ) заключается в исследовании структуры металлов с помощью микроскопа. Рассматриваемая структура называется микроструктурой. С помощью микроанализа можно определить: – фазовый состав и структуру; – характер обработки металлов; – природу неравновесных структур; – химическую неоднородность; – размеры и форму зерен; – наличие микроскопических дефектов, нарушающих целостность (неметаллические включения, раковины и др.). Микроструктура изучается с помощью металлографического микроскопа, составными частями которого являются: оптическая, осветительная и механическая системы. Оптическая система Она включает: объектив, окуляр и ряд вспомогательных оптических элементов (зеркала, призмы и др.). Объектив представляет собой сложное сочетание линз, расположенных в непосредственной близости к микрошлифу. Объектив имеет фронтальную плосковыпуклых линзу, которая определяет возможное увеличение и ряд так называемых коррекционных линз, предназначенных для устранения нежелательных эффектов хроматической и сферической аберраций. Увеличение объектива определяется:  где L – оптичекая длина тубуса; Fоб – фокусна відстань, мм. Объективы оптического микроскопа дают увеличение от 9 до 95 раз. Очки – система линз, вмонтированных в одной общей оправе, которая находится в непосредственной близости к глазу наблюдателя. Увеличение окуляра составляет , где 250 – нормальное расстояние для зрения, мм; Fок – фокусное расстояние, мм. Очки дают увеличение от 2 до 25 раз. Увеличение, по которым определяються детали рассматриваемого предмета называется максимальным полезным увеличением микроскопа. Оно определятся по формуле , где d1 – максимальная разрешающая способность человеческого глаза, равная 0,3 мм (то есть наименьшее расстояние между двумя отчетливо виденными точками) d – максимальная разрешающая способность оптической системы. Из условий дифракции , где – длина волны света (для белого λ = 6*10- 4 см); n – коефициент преломления; – половина угла раскрытия светового луча, который входит. Величина n sin называется числовой апертурой. Чем они меньше, тем больше максимальное полезное увеличение микроскопа. Обычно через микроскоп проводят осмотр в воздушной среде (n=1). Тогда разрешающая способность оптической системы микроскопа . Максимальное полезное увеличение микроскопа  Общее увеличение, которое дает микроскоп с помощью объектива и окуляра, можно взять равным произведению увеличения окуляра на увеличение объектива. Увеличение очков и объективов указывается на их металлической оправе и в таблицах, которые есть в наборах оптики. Осветительная система Шлиф освещают, как правило, через объективы. Для освещения применяют специальную осветительную систему, состоящую из источника света, серии линз, светофильтров и диафрагм. Схема прохождения лучей в металлографическом микроскопе приведена на рисунке 1.  1 – источник света; 2 – стеклянная пластинка; 3 – объектив; 4 – микрошлиф; 5 – призма; 6 – окуляр Рисунок 1 Механическая система Металлографический микроскоп имеет штатив, тубус и предметный столик. Последний вместе со шлифом можно перемещать в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с помощью специальных винтов. Для получения четкого (резкого) изображения микроскоп имеет макрометричний винт для предварительного и микрометрический винт – для точной фокусировки. Металлографические лаборатории ДГМА оборудованы кадропроекторамы, которые позволяют изучать одну и ту же микроструктуру одновременно большой группе исследователей. Изучение металла через микроскоп возможно лишь при отражении световых лучей от исследуемой поверхности. Поэтому поверхность образца должна быть подготовлена для микроанализа. Образец с подготовленной для микроанализа поверхности называется микрошлифом. Его приготовление состоит из многократного шлифования и полировки с последующим применением определенных реактивов (травления). Изучение микроструктуры целесообразно начинать с рассмотрения микрошлифа в "нетравленому виде", то есть непосредственно после полировки, промывки и просушки. Под микроскопом такой шлиф имеет вид светлого круга, на котором проявляются темные участки, а иногда желтые или иного цвета, представляющие собой неметаллические включения. При рассмотрении нетравленого шлифа также оказывается микропористость. Травление заключается во взаимодействии металла поверхности микрошлифа с химически активными растворами щелочи, солей, кислот в спирте. При травлении реактив взаимодействует с различными участками поверхности микрошлифа не одинаково, что приводит к разной степени их травимости. Световой поток, направленный через объектив на микрошлиф, отразится по-разному от различных зерен: на разных участках стыков зерен возникает значительное рассеяние, и отраженные лучи не попадут в поле зрения, поэтому по границам зерен возникают темные линии, которые отображают картину действительных стыков между зернами (рис. 2).  Рисунок 2 |