Краткие сведения из теории

Методы количественной металлографии необходимы для определения многих важных особенностей структуры:

· величины включений или зерен отдельных фаз, присутствующих в сплаве, и особенно размеров зерен основной фазы;

· количественного соотношения фаз в сплаве;

· толщины поверхностных слоев, полученных в результате различной обработки (химико-термической, плазменной, нанесения покрытий и т.д.).

Увеличение размеров действительного зерна несколько снижает прочностные характеристики, твердость и относительное удлинение. Однако с ростом зерна резко снижается ударная вязкость, уменьшается работа распространения трещины и повышается порог хладноломкости, т.е. ухудшаются критерии надежности. Чем крупнее зерно, тем сталь более склонна к образованию закалочных трещин, тем хуже ее деформируемость.

Величина зерна определяется различными методами: цементацией и по ферритной сетке после нормализации (для довтектоидных сталей), окислением и по сетке цементита (для эвтектоидных и заэвтектоидных сталей), травлением границ зерен. В данной работе будет рассмотрен только последний метод.

Измерить какой-либо микроскопический объект, например зерно, можно с помощью окуляра-микрометра, т.е. окуляра, в который вставлена пластинка с линейкой. Прежде чем начать измерение, необходимо определить цену деления окуляра-микрометра при выбранном объективе. На предметный столик кладут объект-микрометр – эталонную пластинку, на которую нанесен 1 мм, деленный на 100 равных частей; таким образом, каждое деление соответствует 10^{-5 м, 0,01 мм или 10 мкм. После фокусирования, поворачивая окуляр и вращая винты предметного столика, совмещают обе шкалы в положении, показано на рис. 8.1. Затем определяют, сколько делений шкалы объекта-микрометра совпадает с определенным количеством делений шкалы окуляра-микрометра (при этом необходимо принимать во внимание всю окулярную шкалу или ее отрезок максимальной длины, попадающий в поле зрения).}

Например, при данном объективе 100 делений объекта-микрометра совпадает с 56 делениями окуляра-микрометра. Цену деления шкалы окуляра-микрометра Ц_ок определяем по формуле

Ц_ок = Ц_об ∙А / В,

где Ц_об – цена деления шкалы

объекта-микрометра 0,01 мм;

А – число совмещенных делений объекта-микрометра; В – число совмещенных делений окуляра-микрометра. Подставив числовые значения, получим:

Рис. 8.1. Схема определения цены деления

окуляра-микрометра: а – шкала

объекта-микрометра; б – шкала

Ц_ок = 0,01∙ 10^-3 ∙ 100 / 56 = 1,79∙ 10^{-5 м, или 17,9 мкм.}

Теперь, зная цену деления окуляра-микрометра, можно определить размер любого микрообъекта перемножением этой величины и количества делений отрезка окуляра-микрометра, который соответствует по длине изучаемому микрообъекту.

Размер зерна – средний размер случайных сечений зерен в плоскости микрошлифа – определяют в соответствии с ГОСТ 6539-82 следующими методами:

· визуального сравнения с эталонными шкалами;

· подсчета числа пресечений границ зерен отрезками шкалы окуляра-микрометра;

· подсчета количества зерен, приходящихся на единицу площади поверхности;

· измерения длин хорд.

Рассмотрим сущность первых двух наиболее простых методов.

Метод визуальной оценки состоит в сравнении видимых в окуляре типичных мест изучаемой микроструктуры при 100-кратном увеличении микроскопа с эталонной шкалой госта. Шкала представляет собой схематизированную сетку, ограничивающую зерна среднего размера. Размер зерна оценивают соответствующим номером (баллом) N (между баллом зерна N и количеством зерен n, помещающихся на 1 мм² поверхности шлифа, существует зависимость n = 2^N+3). Этот приблизительный метод оценки размера зерен находит широкое применение в практике благодаря простоте и быстроте.

Сущность второго метода состоит в подсчете числа зерен, пересеченных серией отрезков шкалы окуляра-микрометра равной длины, и в определении среднего условного диаметра, т.е. частного от деления суммы длин всех отрезков на число пересеченных зерен. Подобрав такое увеличение, чтобы на исследуемой поверхности было не менее 50 зерен, а линейка окуляра-микрометра пересекала не мене 10 зерен (зерна на концах линейки, не пересеченные целиком, принимаются за одно), подсчитывают число пересеченных линейкой зерен. Проведя расчет для двух взаимно перпендикулярных отрезков (поворачивая окуляр), повторяют его не менее чем для пяти характерных мест шлифа. Определяют средний размер зерна по горизонтали А_гор

А_гор = Ц_ок К / З,

где К – число делений окуляра-микрометра, в границах которых подсчитывалось количество зерен З.

Таблица 8.1

Номер зерна в зависимости от его размера

Удобно определять размер зерна с использованием номограммы (рис. 8.2), по которой можно установить зависимость между средним размером зерна (мкм), числом зерен на 1 мм² шлифа и номером зерна. Например, при среднем диаметре зерна 45 мкм на площади 1 мм² находится 500 зерен, соответствующих номеру (баллу) 6.

Стали с номером зерна по 5 включительно относят к крупнозернистым, а с номером з ерна 6÷15 – к мелкозернистым.

Для определения глубины цементованного слоя подготовленный образец кладется на предметный столик. По шкале окуляра-микрометра, расположенной перпендикулярно поверхности образа, отсчитывают, скольким делениям соответствует толщина цементованного слоя; затем это количество делений умножают на цену деления окуляра-микрометра и получают глубину цементованного слоя.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: