Изучение макроструктуры

Макроанализ позволяет наблюдать одновременно большую по­верхность образца или детали, что дает возможность установить качество металла и причины его разрушения, однако этот метод анализа не позволяет определить все особенности строения метал­ла, поэтому часто является не окончательным, а лишь предвари­тельным видом исследования.

При помощи макроструктурного анализа можно установить следующие особенности строения металлов и сплавов:

1. Вид излома — вязкий (рис. 1, а), хрупкий (рис. 1, б); зону усталостного разрушения (рис. 1, в) и т. д.

2. Нарушение сплошности металла:

а) усадочные пустоты, газовые пузыри, трещины, образовав­шиеся в литом металле;

б) трещины, возникшие при обработке давлением (прокат, ко­ваные заготовки);

в) трещины, образовавшиеся при термической обработке (за­калочные);

г) дефекты сварки (поры в месте стыка наплавленного металла; участки, обогащенные углеродом, серой и фосфором, рис. 1, г) и др.

3. Ликвацию — неоднородность химического состава сплавов, вызванную условиями первичной кристаллизации, термической, тер­момеханической или химико-термической обработкой (рис. 1, д ).

4. Волокнистую структуру деформированного металла в по­ковках и штамповках (рис. 1, е). В правильно изготовленных поков­ках и штамповках направление волокон в металле должно совпа­дать с направлением растягивающих сил. Обычно стремятся изготовлять изделия таким образом, чтобы волокна в них не пере­секались, а соответствовали конфигурации изделия.

5. Форму и расположение зерен в литом металле.

6. Линии пластической деформации (линии сдвигов) в накле­панном металле.

На практике для оценки неоднородности распределения вред­ных примесей и углерода используют специальные методики, кото­рые позволяют выявлять зональную, внутридендритную или меж­дендритную ликвацию таких вредных примесей, как сера и фосфор, а также основного элемента стали — углерода.

Рис.1. Поверхности изломов:

а – кристаллический излом хрупкого металла;

б – волокнистый излом вязкого металла;

в – усталостный излом;

г – макрошлиф сварного соединения;

д – ликвация серы и фосфора в стали;

е – макростроение кованой стали.

Изучение изломов - наиболее простой метод макроанализа. Этот метод прост и доступен. С помощью этого метода можно определить: форму и размеры зерен, разновидность излома, характер разрушения. Изучение металла по виду излома применяется для оценки качества металла. Например, мелкозернистый излом свидетельствует о более высоких механических свойствах, чем крупнозернистый.

По характеру разрушения различают три вида изломов: хрупкий, вязкий, а также усталостный (рисунок 2).

Хрупкий излом (рисунок 2, а) образуется при однократном статическом или динамическом нагружении без заметной предварительной пластической деформации. Излом имеет кристаллическое строение. Характерен для сталей, термообработанных на высокую прочность. В изломе обычно видно форму и размер зерен металла.

Вязкому излому (рисунок 2,б) предшествует значительная пластическая деформация. Излом имеет "волокнистое" строение, обусловленное сильной деформацией зерен.

а – хрупкий б – вязкий в - усталостный

Рисунок 2.1 - Виды изломов металлов

Усталостный излом (рисунок 2,в) образуется в результате зарождения и дальнейшего постепенного развития микротрещин под влиянием многократно повторяющихся циклических нагрузок. Усталостный излом имеет две зоны разрушения: усталостную зону предварительного разрушения с гладкой притертой поверхностью и зону долома. Зона долома образуется, когда поперечное сечение детали уже настолько ослаблено трещиной, что оказывается недостаточным для сопротивления действующей нагрузке. Окончательное разрушение металла происходит внезапно. Зона долома хрупких металлов имеет грубое кристаллическое строение, а зона долома вязких металлов – волокнистое.

Излом позволяет обнаружить различные дефекты металла (пустоты, трещины, газовые пузыри) и дефекты обработки. По излому можно определить глубину закаленного слоя. Закаленный образец ломают и по виду излома делают заключение о глубине закалки: закаленный слой имеет волокнистый излом, а незакаленная зона - кристаллический.

Не все дефекты и особенности строения металлов могут быть обнаружены в изломе. Для выявления дефектов, нарушающих сплошность металлов, определения химической неоднородности стали, определения неоднородности стали, созданной горячей обработкой давлением и других, применяют макрошлифы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: