Методы изучения металла

                                   Федеральное агентство по образованию

«Дальневосточный государственный  технический университет 

(ДВПИ имени В.В. Куйбышева)»

Гуманитарный институт

 

 

 

 

 

 

Кафедра культурной антропологии

 

РЕФЕРАТ

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ МЕТАЛЛА

 

 

 

                                                                                      

 

 

 

   Выполнила:

                                                                                         Студентка группы   И-9511                                                                                   

                                                                                       Ганжа  Ю.Г.

Руководитель:

                                                                                        Асташенкова Е.В.                                        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Владивосток 2010

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение

   Макроскопический анализ

   Микроскопический анализ

   Косвенной исследование структуры металлов с помощью слепков

Заключение

Список  использованной литературы

 

 

ВВЕДЕНИЕ

В природе  металлы встречаются как в  чистом виде, так и в рудах, оксидах  и солях. Металлические материалы обычно делятся на две большие группы: железо и сплавы железа (сталь и чугун) называют черными металлами, а остальные металлы и их сплавы — цветными. Свойства металлов разнообразны:

• высокая пластичность;
• высокие тепло- и электропроводность;
• положительный температурный коэффициент электрического сопротивления, означающий рост сопротивления с повышением температуры и сверхпроводимость многих металлов (около 30) при температурах, близких к абсолютному нулю;
• хорошая отражательная способность (металлы непрозрачны и имеют характерный металлический блеск);
• термоэлектронная эмиссия, т. е. способность к испусканию электронов при нагреве;
• кристаллическое строение в твердом состоянии.

Чтобы изучить металлы и их многочисленные свойства требуются очень тщательные методы и подходы. Поэтому были разработаны такие методы как: макроскопический анализ, микроскопический анализ, косвенной исследование структуры металлов с помощью слепков. Их я и рассмотрю ниже.

 

Макроскопический  анализ

 

Макроанализ заключается в определении  строения металла путем просмотра  его излома или специально подготовленной поверхности невооруженным глазом или через лупу при небольших  увеличениях — до 30 раз. Это позволяет  наблюдать одновременно большую  поверхность и получить представление об общем строении металла и о наличии в нем определенных дефектов.

В отличие от микроскопического исследования макроскопический анализ не определяет подробностей строения и часто является предварительным, но не окончательным видом исследования. Характеризуя многие особенности строения, макроанализ позволяет выбрать те участки, которые требуют дальнейшего микроскопического исследования. С помощью макроанализа можно определить: нарушение сплошности металла: усадочную рыхлость, газовые пузыри и раковины, пустоты, образовавшиеся в литом металле, трещины, возникшие при горячей механической или термической обработке, флокены, дефекты сварки; дендритное строение и зону транскристаллизации в литом металле; химическую неоднородность сплава (ликвацию); неоднородность строения сплава, вызванную обработкой давлением: полосатость, а также линии скольжения (сдвигов) в наклепанном металле; неоднородность, созданную термической или химико-термической обработкой.

Поверхность, подлежащую макроанализу, изучают непосредственно (по виду излома) или шлифуют и подвергают травлению  специально подготовленными реактивами. На шлифованной поверхности не должно быть загрязнений, следов масла и  т. п., поэтому ее перед травлением протирают ватой, смоченной в  спирте. Подготовленный образец называют макрошлифом. Большое значение для успешного выполнения макроанализа имеет правильный выбор наиболее характерного для изучаемой детали сечения или излома.

Способы макроанализа различны в зависимости  от состава сплава и задач, поставленных в исследовании.

При необходимости полного макроскопического  исследования и определения как  нарушений сплошности металла, так  и дефектов строения, целесообразно  придерживаться следующей последовательности: сначала производят травление реактивом  состава: 85 г CuCl2 и 53 г NH4Cl (на 1000 мл воды), являющимся общим реактивом и  позволяющим выявить строение металла; полученные результаты зарисовывают или  фотографируют. Затем образец снова  шлифуют и определяют распределение серы по отпечатку на фотобумаге. После этого производят глубокое травление для определения нарушений сплошности и флокенов.

Микроскопический анализ

Микроскопический анализ металлов заключается в исследовании их структуры  с помощью оптического микроскопа (использующего обычное белое  или ультрафиолетовое излучение) и  электронного микроскопа. При использовании оптического микроскопа структуру металла можно изучать при общем увеличении от нескольких десятков до 2 000–3 000 раз. Микроанализ позволяет характеризовать размеры и расположение различных фаз, присутствующих в сплавах, если размеры частиц этих фаз не менее 0,2 мкм. Многие фазы в металлических сплавах имеют размеры 10–4–10–2 см и поэтому могут быть различимы в микроскопе.

При микроанализе однофазных сплавов (обычно твердых растворов) и чистых металлов можно определять величину зерен и отметить существование  дендритного строения. Определение размеров зерен проводится либо методами количественной металлографии, либо путем сопоставления структуры с заранее составленными шкалами. Дендритное строение связано с определенной химической неоднородностью, выявляемой при травлении образца, подлежащего микроанализу. Если однофазные сплавы состоят из вполне однородных по составу зерен, то это указывает на достижение равновесного состояния.

           В многофазных сплавах с помощью микроанализа можно определить не только количество, форму и размеры включений отдельных фаз, но и их взаимное распределение. Разные фазы могут образовывать устойчивые формы взаимного распределения, характерные не для одного какого-либо сплава, а для целых групп сплавов, имеющих общие типы превращений, описываемых диаграммой состояния. Количество эвтектической структуры, а также строение и характер распределения этой структуры оказывают большое влияние на свойства сплавов. В частности, свойства стали весьма сильно зависят от количества эвтектоида (перлита) и его строения. Форма перлита в зависимости от характера термической обработки может быть различной — от грубопластинчатой до мелкозернистой.

Другие сочетания фаз могут  зависеть от условий термической  и горячей механической обработки; фазы могут быть в виде отдельных  включений округлой, пластинчатой или  игольчатой формы, а также в виде строк и сетки. Например, хорошо известно, что равномерное распределение карбидов в структуре заэвтектоидной стали обеспечивает высокие механические свойства инструмента, тогда как наличие сетчатого распределения цементита по границам зерен вызывает хрупкость.

Пользуясь методами микроанализа, можно  также оценить свойства ряда многофазных  сплавов и, в частности, чугуна, для  которого имеются специальные шкалы, классифицирующие по форме и количеству графит и фосфидную эвтектику.

По площади, занимаемой каждой фазой  или структурной составляющей в  поле зрения микроскопа, можно в  ряде случаев определить количество присутствующих фаз, если известна их плотность. Кроме того, если известен состав каждой из фаз, можно приблизительно определить и состав изучаемого сплава. Такие расчеты только в том  случае будут достаточно точными, если присутствующие фазы не слишком дисперсны  и находятся в значительном количестве.

С помощью микроанализа можно определить структуру сплава не только в равновесном, но и в неравновесном состоянии, что в ряде случаев позволяет  установить предшествующую обработку  сплава.

Изменение структуры от поверхностного слоя к середине изделий указывает  на характер нагрева (наличие окисления  или обезуглероживания стали) или  на применение химико-термической обработки (цементации, азотирования и т. д.).

Косвенноеи сследование структуры металлов  с помощью слепков

В большинстве случаев металлографический образец «непрозрачен» для электронов. Поэтому с помощью электронного микроскопа просвечивающего типа невозможно изучать его структуру непосредственно и приходится прибегать к косвенному методу исследования.

Косвенное изучение структуры проводится с помощью пленок-слепков толщиной порядка 10–100 нм, воспроизводящих рельеф поверхности протравленного шлифа. Во многих случаях этим способом можно  получать сведения о тонкой структуре  образца с такой же надежностью, как о более грубой структуре  при обычном исследовании с помощью  светового микроскопа. Отличия методов  расшифровки электронного изображения  от видимого в обычном оптическом микроскопе связаны с бесцветностью  электронного изображения и большой  глубиной резкости электронной оптики, которая позволяет получать стереоскопические  изображения и с их помощью  определять и измерять выступы и  впадины рельефа. Теневые эффекты  на правильно ограненных изолированных  фигурах травления (всегда углубления) также дают возможность путем  сопоставления теней отличать выступы  от впадин в рельефе и на обычном  изображении. Если же производится искусственное  оттенение рельефа для увеличения контрастности изображения, то можно  не только отличить выступы, но и измерить их возвышение относительно соседних участков рельефа. Лаковые слепки, кроме  того, всегда толще во впадинах и  тоньше на выступах рельефа. Правильной трактовке изображения рельефа иногда может существенно помочь прицельная монтировка слепка на объект-диафрагму, позволяющая рассматривать одно и тоже место шлифа под световым и электронным микроскопами.

Наконец, очень ценные и, главное, прямые данные о фазовом составе и  состоянии гребней рельефа на поверхности протравленного шлифа  дает электронно-дифракционная съемка «на отражение» (точнее — на просвет  тонких выступов) при очень малых (≤ 1 град.) углах падения электронного пучка.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотренные мною выше методы изучения металла дают нам понять, что учёные и археологи попытались разработать  всевозможные методы, которые помогают им определить и описать каждое свойство металла. Так же эти методы помогают определить строение и химический состав металла, оценить свойства ряда многофазных сплавов и их структуру, и многое другое.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. И.Г. Равич, Н.В. Рындина «Методика  металлографического изучения древних кованых изделий из меди»

2. Ст. Н.С.Самойлов «Методы исследования и испытания металлов».