Техника микроскопического анализа.

К числу методов, используемых для исследования структуры металлов и сплавов, относятся:

-макроскопический анализ;

-микроскопический анализ;

-микрорентгеноспектральный анализ.

Макроскопический анализ (макроанализ) заключается в определе­нии строения металла невооруженным глазом иличерез лупу при не­больших увеличениях (до 30 раз). Макроструктуру можно изучать не­посредственно на поверхности металла, в изломе заготовки, а также после предварительной подготовки исследуемой поверхности, заключа­ющейся в ее шлифовании и травлении специальными реактивами. Поверхность образца (темплета) подготовленная для исследования макро­структуры, называется макрошлифом.

Рис. 4. Структура доэвтектоидной стали (0,3%С) (´200).

Рис. 5. Структура эвтектоидной сталь с пластинчатым перлитом (´2000).

Рис. 6. Структура заэвтектоидной стали (1,2%С) (´200).

Микроскопический анализ (микроанализ) применяют для изучения микроструктуры металлов. Микроструктурой называют внутреннее стро­ение металла, наблюдаемое с помощью микроскопа: оптического (оптичес­кая микроскопия) или электронного (электронная микроскопия).

Для микроанализа металлов и сплавов применяются отечественные оптические микроскопы типа МИМ-6, МИМ-7, МИМ-8, МИМ-9 и МКИ-2М-1.

Изучение структуры металлов в микроскопе возможно лишь при достаточно интенсивном отражении световых лучей от исследуемой поверхности. Поэтому поверхность образца должна быть специально подготовлена. Образец, поверхность которого подготовлена для микроанализа, называется микрошлифом.

Образец вырезают из испытуемого материала, затем с помощью напильника или шлифовального круга выравнивают поверхность, предназначенную для микроанализа. Полученную плоскую поверхность образца для удаления грубых рисок шлифуют на шлифовальной бумаге различных размеров, при этом постепенно переходит от бумаги с более крупным к бумаге с более мелким шлифовальным зерном. После шлифования на самой мелкозернистой шлифовальной бумаге поверхности образца остаются мелкие риски, которые удаляют последующим полированием. Получающаяся после полирования зеркальная поверхность под микроскопом имеет вид светлого круга и не позволяет судить о строении металла или сплава. Только неметаллические включения (например, сульфиды в стали, графит в сером чугуне) вследствие их окрашенности в различные цвета выделяются на светлом фоне полирован­ного микрошлифа. Для выявления микроструктуры подготовленную по­верхность образца травят. Под действием химически активной среды (растворов кислот, солей, щелочей и т.д.) отдельные части зерна, различные структурные составляющие травятся неодинаково. Те составляющие, которые протравятся сильнее образуют на поверхности шлифа впадины. При попадании светового луча в такую впадину, он отразится в сторону и не попадет в объектив микроскопа. Этот участок будет ка­заться темным. А те участки, которые протравятся слабо, отразят свет в поле зрения микроскопа, поэтому они будут казаться светлыми. Для травления углеродистых и легированных сталей наиболее часто используют 5%-ный раствор пикриновой кислоты (тринитрофенол) в этиловом спирте и 2%-ный раствор азотной кислоты в этиловом спирте.

Классификация сталей.

Стали классифицируются по качеству, химическому составу, назна­чению, степени раскисленности, структуре и т.д.

По качеству стали бывают обыкновенного качества (массовая доля серы не более 0,05% и фосфора - до 0,040%); качественные (массовая доля серы до 0,035% и фосфора - до 0,035%); высококачественные (массо­вая доля серы до 0,025% и фосфора - до 0,025%); особовысококачественные (массовая доля серы до 0,015% и фосфора - до 0,025%).

В зависимости от условий и степени раскисления различают спо­койные (сп), кипящие (кп) и полуспокойные (пс) стали.

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легиро­ванные.

В углеродистых сталях решающее влияние на их свойства оказыва­ет содержание углерода. Примеси Мn и Si в пределах 0,8...1%. В зави­симости от содержания углерода стали делят на малоуглеродистые (массовая доля углерода до 0,25%), среднеуглеродистые (массовая до­ля углерода 0,25...0,55%), высокоуглеродистые (массовая доля углеро­да 0,60...1,3%).

Легированными называются стали, в которых кроме обычных при­месей и углерода содержатся специально вводимые в определенных сочетаниях легирующие элементы. Ле­гированные стали в зависимости от содержания легирующих элемен­тов делятся на низколегированные (с содержанием легирующих эле­ментов в сумме не более 2,5...3%), легированные (с содержанием леги­рующих элементов 2,5...10%) и высоколегированные (с содержанием легирующих элементов свыше 10%).

Легированные стали маркируют цифрами и буквами, например, 15Х, 10Г2СД, 16Г2АФ, 20Х2Н4А и т.д. Двузначные цифры, приводимые в начале марки, указывают среднее содержание углерода в со­тых долях процента, буквы русского алфавита обозначают легирую­щий элемент: А - азот (N) только в середине обозначения, Б - ниобий (Nb), В - вольфрам (W), Г - марганец (Мn), Д - медь (Сu), Е - селен (Sе), К - кобальт (Со), Н - никель (Ni), М - молибден (Мо), П - фосфор (Р), Р - бор (В), С - кремний (Si), Т - титан (Тi), Ф - ванадий (V), Х -хром (Сг), Ц - цирконий (Zr), Ч - редкоземельный, Ю - алюминий (Аl).

Цифры после буквы указывают примерное содержание соответству­ющего легирующего элемента в целых процентах: отсутствие цифры указывает, что оно составляет до 1% и менее.

Основная масса легированных сталей выплавляется качественной.

Высококачественные стали содержат меньше вредных примесей и обозначаются буквой А, помещенной в конце обозначения марки.

Особовысококачественные стали в конце марки имеют буквенное обозначение, характеризующее способ очистки от вредных примесей. Например, 30ХГС-ЭШ: буквы "ЭШ" обозначают, что сталь подверг­лась электрошлаковому переплаву.

По назначению стали подразделяют на конструкционные, инстру­ментальные и стали специального назначения.

Конструкционные стали.

Конструкционными называются стали, применяемые для изготовле­ния конструкций и сооружений, деталей машин и механизмов. Эти стали могут быть как углеродистыми, так и легированными. Содержа­ние углерода в конструкционных сталях не превышает 0,5...0,6%. Кон­струкционные стали должны иметь высокие механические свойства и обладать хорошими технологиче­скими свойствами.

Конструкционная сталь поставляется горячекатаной и холодноката­ной в виде листов, полос, сортовых и фасонных профилей, гнутых профилей и др.