instr7.pdf

WYDZIAŁ INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ

LABORATORIUM MATERIAŁOZNAWSTWA

Materiały pomocnicze do ćwiczenia

"METALOGRAFICZNE BADANIA MAKROSKOPOWE”

Opracował: Andrzej Ciszewski

Cel ćwiczenia — nabycie umiejętności: ujawniania i oceny wad pochodzenia

technologicznego i eksploatacyjnego wyrobów odlewanych, obrabianych plastycznie,

obrabianych cieplnie, spawanych, zgrzewanych i lutowanych; określania rodzaju technologii

stosowanej przy wytwarzaniu danego wyrobu metalowego na podstawie analizy ujawnionej

makrostruktury, charakterystycznej dla określonego procesu technologicznego, a więc

struktury pierwotnej w odlewach, przebiegu włókien i linii zgniotu w wyrobach

wykonanych metodami przeróbki plastycznej, budowy strukturalnej złącza spawanego itp.;

wykrywania zmian strukturalnych wywołanych obróbką cieplną lub cieplno--chemiczną,

analizowania powierzchni złomów (kruchy, plastyczny, zmęczeniowy); ujawniania rozkładu

i ilości siarki i fosforu na zgładach wyrobów hutniczych.

1. WIADOMOŚCI OGÓLNE

1. Cel i zakres metalograficznych badań makroskopowych

Metalograficzne badania makroskopowe wyrobów metalowych przeprowadza się w

celu wykrycia i określenia ich charakterystycznych cech strukturalnych, które można

zaobserwować nieuzbrojonym okiem lub pod niewielkim powiększeniem, zwykle nie

przekraczającym 30x. Obserwacjom poddaje się bądź zewnętrzne powierzchnie wyrobów,

bądź powierzchnie ich złomów, bądź specjalnie przygotowane (szlifowane, ewentualnie

polerowane) wybrane powierzchnie wyrobu.

Do obserwacji makroskopowych służą wszelkiego rodzaju lupy ręczne lub z

podstawkami, mikroskopy stereoskopowe z pełnym wyposażeniem (komplet okularów,

obiektywów, stolik przedmiotowy, oświetlacz) (rys. 1),oraz mikroskopy metalograficzne z

urządzeniami do badań makroskopowych, często wyposażone w kamerę do fotografowania

lub aparaty (również cyfrowe) z obiektywami do trybu makrofotografii (rys. 2).

Badania makroskopowe umożliwiają:

l) ujawnianie nieciągłości materiałowych, do których należą: pozostałości jam

skurczowych, rzadzizny skurczowe, pęcherze wewnętrzne i podpowierzchniowe, skupiska

mikroporów i wtrąceń niemetalicznych, zawalcowania, zakucia, zażużlenia (rys. 3),

pęknięcia powstałe podczas procesów technologicznych (np. hartownicze, szlifierskie,

odlewnicze, powstałe w czasie przeróbki plastycznej), a także powstałe w warunkach

eksploatacyjnych itp.;

2) analizę budowy wewnętrznej metali i stopów, a więc określanie wielkości,

kształtu i orientacji ziaren (jeśli nie są one zbyt małe) (rys. 4), ujawnianie struktury

dendrytycznej, transkrystalizacji itp.;

3) wykrywanie niejednorodności chemicznej w odlewach i wyrobach przerobionych

plastycznie, np. rozkładu węgla, fosforu i siarki w stopach żelaza;

4) wykrywanie niejednorodności strukturalnej i chemicznej w wyrobach stalowych

obrobionych cieplnie (rys. 5) lub cieplno-chemicznie, pozwalające na określenie grubości

warstwy zahartowanej, węgloutwardzonej cieplnie, azotowanej, węgloazotowanej,

nawęglonej, odwęglonej;

5) ujawnianie przebiegu włókien, linii zgniotu, struktury pasmowej w wyrobach

odkształconych plastycznie (kutych, walcowanych, ciągnionych, itp.) (rys. 6 i 7);

6) analizę powierzchni złomów (ciągliwy, kruchy, zmęczeniowy) (rys. 8 i 9);

7) analizę uszkodzeń eksploatacyjnych materiału (rys. 10-15).

Rys. 1. Mikroskop stereoskopowy

Rys. 2. Aparat cyfrowy umożliwiający pracę w trybie makrofotografii (pow. do 30x)

Rys. 3. Zażużlenie w odlewie żeliwnym. Pow. ok. 3x

Rys. 4. Przekrój poprzeczny piaskowego odlewu aluminiowego (tzw. gąski). Wyraźnie

widoczna strefa kryształów słupkowych zorientowanych prostopadle do ścianek formy oraz

strefa kryształów równoosiowych różnej wielkości. Traw. wodnym roztworem kwasu

fluorowego. Wielkość naturalna

Rys. 5. Makrostruktura fragmentu koła zębatego hartowanego powierzchniowo.

Traw. 5% alkoholowym roztworem HNO 3 ;. Pow. 4,8x

Rys. 6. Przekrój wzdłużny stalowej odkuwki matrycowej. Widoczny układ włókien.

Traw. odczynnikiem Oberhoffera. Wielkość naturalna

Szczególne zastosowanie w praktyce przemysłowej mają badania makroskopowe

złączy spawanych, które wykonuje się przy kwalifikowaniu sposobów spawania, przy

egzaminowaniu spawaczy i przy kontroli jakości spawania (rys. 16). Badania te umożliwiają

ujawnienie:

1) błędów kształtu i wymiarów poprzecznych spoiny,

2) wad budowy spoiny (rozlewy i nawisy, brak przetopu, podtopienia, wycieki,

przyklejenia),

3) nieciągłości metalu spoiny i złącza (porowatość, zażużlenie, pęknięcia).

Rys. 7. Fragment przekroju odkuwki

stalowej z wyraźnym przebiegiem

włókien.

odczynnikiem

Rys 8 Fragment powierzchni kruchego

złomu próbki po próbie skręcania. Pow.

ok. 5x

Oberhoffera. Pow. ok. 3x..

Traw.

Rys. 9. Przykłady złomów zmęczeniowych: a) śruby dwustronnej, pow. l,3x, b) elementu

samochodowego, wielkość naturalna

Rys. 10. Pęknięcie zmęczeniowe wału korbowego silnika samochodowego: a) widok

ogólny, b) powierzchnia złomu. Pow. 0,6x

Rys. 11. Uszkodzenie kotłowej rury

przegrzewacza pary. Widoczna perforacja

i wzdłużne pęknięcie. Pow. 0,3x

Rys. 12. Fragment rury kotłowej z dużym

pęknięciem. Widoczne plastyczne

odkształcenie materiału w miejscu

uszkodzenia. Pow. 0,3x

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: