Травители и режимы травления для различных материалов

Металл или сплав	Состав травителя	Температура травления, °С
Al и его сплавы	1% раствор HF в воде
Углеродистая сталь	4% раствор HNO3 в спирте
Ti и его сплавы	1ml HF, 2ml HNO3, 47ml H2O

Конструкция микроскопа

Микроскоп состоит из трех основных частей: осветительной системы, объектива и окуляра (рис. 5).

Рис. 5. Схема металлографического микроскопа

Осветительная система - это система, состоящая из источника света, коллекторных и вспомогательных линз, светофильтров, диафрагм осветителя (апертурной и полевой).

Объектив - это система линз, размещенных в одной оправе и обращенных к рассматриваемому объекту. Он дает обратное увеличенное действительное изображение объекта.

Окуляр - это система линз, размещенных в одной оправе и обращенных к глазу наблюдателя. Он дает мнимое увеличенное изображение, полученное объективом.

Для фотографирования используется фотокамера с оптической системой, проецирующей изображение на матовое стекло (или фотопластинку). Для создания наилучшего изображения необходимо применять специальные диафрагмы, ограничивающие световые лучи.

В конструкции микроскопа приходится использовать широкие пучки света сложного спектрального состава, поэтому возникает ряд ошибок или аберраций изображения (геометрические, хроматические).

Требования к отчету

В отчете должны быть приведены: название и цель работы, исследуемые материалы, схема электрополировки, принципиальная схема металло- графического микроскопа, макро и микроструктуры, заключение.

Контрольные вопросы

1. Что такое микроскопический анализ?

2. Что такое макро анализ?

3. Порядок приготовления микрошлифа.

4. Порядок приготовления макрошлифа.

5. Виды макроструктуры.

6. Виды изломов.

7. Конструкция микроскопа.

Лабораторная работа № 3

Кристаллизация металлов

Цель работы: изучить формы роста отдельных зародышей кристаллизации и образование структуры массивного металлического слитка.

Порядок выполнения работы

В связи с тем, что металлы непрозрачны, процесс кристаллизации обычно изучают на солях, которые, как и металлы, вещества кристаллические.

В работе изучаются процессы возникновения зародышей, роста кристаллов и возможные формы кристаллов. Используются три соли: NaCl, NH₄Cl и K₂Cr₂O₇, которые образуют кристаллы разной формы, а процесс кристаллизации характеризуется разным соотношением параметров кристаллизации - скорости образования зародышей и скорости роста кристаллов. Проводится сравнение форм кристаллов и структуры закристаллизованных солей и металлов.

Кристаллизация солей из насыщенных растворов изучается с помощью биологического микроскопа. Наблюдается процесс кристаллизации капли раствора соли, нанесенной на покровное стекло.

Кристаллизация соли происходит благодаря испарению жидкости, в результате чего раствор пересыщается, и начинается образование и рост кристаллов. Кристаллизация начинается у краев капли, где происходит наибольшее испарение жидкости.

Для правильного выполнения работы необходимо соблюдать определенную последовательность ее проведения:

1. Наблюдения проводятся для солей в следующем порядке - NaCl, NH₄Cl, K₂Cr₂O₇.

2. Перед нанесением капли солей NaCl и NH₄Cl поверхность чистого покровного стекла должна быть покрыта очень тонким слоем глицерина для лучшей смачиваемости.

3. Капля раствора соли K₂Cr₂O₇ наносится на чистую поверхность стекла, после чего стекло подогревается для ускорения испарения вплоть до момента образования тонкой твердой корочки по краю капли. После этого покровное стекло можно поместить на предметный столик микроскопа и вести наблюдение.

При выполнении работы необходимо обратить внимание на форму зародыша кристаллизации, его постепенный рост и на конечную структуру твердой соли.

В лабораторной тетради требуется зарисовать три стадии развития процесса:

а) начальную - появление первых зародышей;

б) промежуточную стадию;

в) конечную структуру соли.

Выбранные для изучения соли моделируют разные формы роста металлических кристаллов.

Соль NaCl кристаллизуется по закону роста плоской грани в форме правильных геометрических кристаллов в виде кубиков или октаэдров. Зародыши представляют собой плоские квадраты или прямоугольники, поскольку кристаллическая решетка этой соли кубическая. Затем растут боковые грани куба, причем грани формируются быстрее, чем внутренний объем куба. Конечная структура затвердевшей соли NaCl – кубическая в виде четко сформированных кристаллов правильной геометрической формы.

Соль NH₄Cl моделирует рост отдельных кристаллов металла в виде разветвленных дендритов. При этом можно наблюдать как растет ось I-го порядка и развиваются оси II и III порядков.

Соль K₂Cr₂O₇ моделирует образование структуры массивного металлического слитка. В результате подогрева капли раствора соли вокруг нее образуется плотная корочка, а затем начинается рост кристаллов в виде довольно грубых пластин, направленных к центру капли, т.е. в направлении, обратном отводу тепла при испарении воды. Так же и в слитке металла образуется зона столбчатых кристаллов, направленных в сторону, противоположную отводу тепла от стенок изложницы. В последнюю очередь растут кристаллы в центре капли раствора соли, где нет направленного отвода тепла, и пластинчатые кристаллы соли растут во всех направлениях, образуя сетку переплетающихся тонких пластин. А в металлическом слитке (в центре его) образуются равноосные зерна. Так в металлическом слитке образуется структура из трех зон: «корочка» у поверхности, зона столбчатых зерен и центральная зона равноосных зерен.

Необходимо сделать письменное заключение о наблюдаемых закономерностях кристаллизации. Параллельно, для сравнения, изучить и схематично зарисовывать аналогичные формы металлических кристаллов на поверхности слитков висмута, свинца или алюминия и макроструктуру литой меди или латуни.