Микроструктура металла

Полезное

Смотреть что такое «Микроструктура металла» в других словарях:

Микроструктура металла — Микроструктура металла – строение металла (сплава), выявляемое с помощью микроскопа (оптического или электронного). [Новый политехнический словарь, Москва, Научное издательство, 2000г.] Рубрика термина: Конструкции металлические Рубрики… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Микроструктура — металла (от Микро. и лат. structura строение), строение металла, выявляемое с помощью микроскопа (оптического или электронного). Микроскоп для исследования металла впервые применил П. П. Аносов (1831) при изучении булатной стали (см.… … Большая советская энциклопедия

МИКРОСТРУКТУРА — (от микро. и лат. structura строение) материала строение материала (металла и сплавов, керамики, бетона), выявляемое с помощью микроскопа (оптического или электронного). Часть микроструктуры, имеющая однообразное строение, называется… … Большой Энциклопедический словарь

микроструктура — 3.5 микроструктура (microstructure): Структура металла, обнаруживаемая при микроскопическом исследовании специально подготовленного образца. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

микроструктура — (см. микро. ) 1) структура твердого тела (напр., минерала, металла и т. д.), видимая в микроскоп при больших увеличениях (противоп. макроструктура); 2) м. облаков внутреннее строение облаков: фазовое состояние облачных частиц, их размеры и… … Словарь иностранных слов русского языка

микроструктура — ы; ж. Спец. Строение твёрдых веществ, видимое под микроскопом. М. металла. * * * микроструктура (от микро. и лат. structura строение) материала, строение материала (металла и сплавов, керамики, бетона), выявляемое с помощью микроскопа… … Энциклопедический словарь

Микроструктура стали* — Всякий металл (простое тело или металлический сплав) механически не представляет собой вполне однородного тела. Структура твердого тела зависит от условий его образования. Разные посторонние влияния причиняют некоторого рода беспорядок элементов… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Микроструктура стали — Всякий металл (простое тело или металлический сплав) механически не представляет собой вполне однородного тела. Структура твердого тела зависит от условий его образования. Разные посторонние влияния причиняют некоторого рода беспорядок элементов… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

МИКРОСТРУКТУРА — (от микро. и лат. structura строение) металла строение металлов и сплавов, видимое при помощи микроскопа. Характер М. (размеры, форма и взаимное расположение кристаллов) оказывает исключительно большое влияние на св ва металлов и сплавов … Большой энциклопедический политехнический словарь

МИКРОСТРУКТУРА — (от микро. и лат. structura строение) материала, строение материала (металла и сплавов, керамики, бетона), выявляемое с помощью микроскопа (оптич. или электронного). Часть М., имеющая однообразное строение, наз. структурной составляющей … Естествознание. Энциклопедический словарь

Источник

Микроструктура

С точки зрения геометрических параметров микроструктуры могут различаться по величине, форме и ориентировке зёрен. Различия в составе характеризуются относительным количеством зёрен присутствующих фаз и локальной сегрегацией внутри отдельных зёрен.

Наиболее характерной особенностью микроструктуры является присутствие внутренних границ, разделяющих зёрна в металле. Независимо от того, будут ли это границы между разориентированными зернами одной фазы или между зернами различных фаз, они представляют собой резкие изменения внутренней структуры металла.

В металле, содержащем только одну фазу, микроструктуры могут отличаться друг от друга лишь величиной зерна, его формой и ориентировкой. Микроструктуры многофазных материалов различаются не только по размеру, форме и ориентировке зёрен, как это характерно для однофазных металлов, но также и по относительному количеству и взаимному расположению двух или более присутствующих фаз.

Закономерности образования структуры металлов и сплавов исследует Металлография, изучая макро- и микроструктуру металла, атомно-кристаллическое строение, влияние структуры на механические, электрические, магнитные и другие свойства.

Микроструктура металлического материала определяется формой, размерами, относительным количеством и взаимным расположением кристаллов отдельных фаз или их совокупностей, имеющих однообразный вид. Под тонкой структурой (субструктурой) понимают строение отдельных зёрен, определяемое расположением дислокаций и других дефектов кристаллической решётки.

Микроструктуру сплавов изучают под микроскопом при различных увеличениях на хорошо приготовленных шлифах. Для выявления микроструктуры сплавов применяют следующие методы: химическое травление, электролитическое травление, магнитный метод, тепловое травление, травление в расплавленных солях, катодное травление, усиление рельефа микроструктуры после объёмных превращений. Для выявления микроструктуры используют специально подобранные кислоты и щёлочи различной концентрации, растворы различных солей и их смеси, различные составы электролитов, нагревание до различной температуры на воздухе или в специальной среде газов и паров, нагревание до определённых температур при пропускании электрического тока. На поверхности шлифа происходит растворение одних фаз, окисление и окрашивание других. В результате на шлифе под микроскопом можно увидеть очертания зёрен и различных фаз, определить их взаимное расположение; по цвету, форме и размерам определить присутствующие в сплаве фазы, то есть выявить микроструктуру сплава.

К прямым методам исследования структурного состояния вещества относятся оптическая металлография, электронная микроскопия, рентгеновский анализ и др.

Для изучения микроструктуры металлов используют металлографические микроскопы. Оптическим микроскопом можно исследовать и фотографировать детали микроструктуры, размеры которых не превышают 0,4-0,6 мкм. Полученное изображение микроструктуры можно увеличивать, но новые детали структуры при этом не выявляются. Для того чтобы более глубоко и подробно изучить строение мелкодисперсных структур и границ зерен, блочное строение и дислокационную структуру, применяют метод электронной микроскопии. Применение метода рентгеноструктурного анализа позволяет определить степень совершенства кристаллов, их ориентировку, глубоко изучить структурные изменения. Для решения задач рентгеноструктурного анализа используют дифрактометры.

После вышеперечисленных подготовительных этапов по выявлению микроструктуры и получению её изображений, сегодня становится целесообразным проведение исследования микроструктуры методами автоматического анализа изображения (ААИ). Хотя единого стандарта на эти методы пока нет, тем не менее автоматические анализаторы изображения совершенствуются с каждым днём; нормативы на приборы, ПО и методы измерения уже разрабатываются, и справедливо ожидать появления соответствующих стандартов в скором времени.

Автор: Корниенко А.Э. (ИЦМ)

Источник

Макроструктура, микроструктура, металловедение, твердость

Твёрдость весьма чувствительна к изменению структуры металла. Измерениями микротвёрдости пользуются при изучении механических свойств отдельных зёрен, а также структурных составляющих сложных сплавов.

Для относительной оценки жаропрочности металлических материалов иногда пользуются так называемой длительной твёрдостью (или микротвёрдостью), измерение которой производят при повышенной температуре длительное время (минуты, часы) начертить диаграмму железо – цементит.

Диаграмма состояния Fe-C.

1250°С. Цементит является метастабильной фазой; область его гомогенности очень узкая и на диаграмме состояния он изображается вертикалью. Время его устойчивости уменьшается с повышением температуры: при низких температурах он существует бесконечно долго, а при температурах, превышающих 950°С, за несколько часов распадается на железо и графит. Цементит имеет точку Кюри (210°С) и обладает сравнительно высокими твердостью (800 НВ и выше) и хрупкостью. Прочность его i растяжение очень мала (s =40 МПа).

Ледебурит является смесью двух фаз g-Fe + Fе₃С, образующихся при 1130°С в сплавах, содержащих от 2,0 до 6,67%С, и наблюдается визуально как структурная составляющая железоуглеродистых сплавов, главным образом, чугунов. Ледебурит обладает достаточно высокими прочностью (НВ>600) и хрупкостью.

Источник

МАКРО- И МИКРОСТРУКТУРА

Одной из характеристик металла является его структура. Под структурой металла понимают взаимное расположение различных фаз, их форму и размер.

Установлено, что структура металла является одним из основных факторов, определяющих свойства металлических изделий. С помощью макро- и микроанализа металла заготовок и изделий своевременно выявляют дефекты металла, которые могут понизить эксплуатационные свойства и надежность изделий в работе. Поэтому контроль структуры производят на всех этапах изготовления изделий: от выплавки металла до термической обработки готовых деталей.

Для практических целей обычно проводят исследование макроструктуры и микроструктуры.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что изучает наука металловедение?

2. Кто провел первые металлографические исследования железа и его сплавов?

3. Кто создал основы научного металловедения?

4. Какие типы кристаллических решеток имеет большинство металлов?

5. Какие металлы имеют кубическую объемно-центрированную решетку?

6. Какие металлы имеют кубическую гранецентрированную решетку?

7. Какие металлы имеют компактную гексагональную решетку?

8. Как происходит кристаллизация металлов?

9. Какие металлы относятся к черным?

10. Какие металлы относятся к цветным?

11. Что такое макро- и микроструктура?

12. С какой целью проводят изучение макро- и микроструктуры металла?

ГЛАВА II

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

МИКРОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕТАЛЛОВ

Микроструктура – структура материала, выявленная методом микро структурного анализа (микроанализа). Микроанализ – способ изучения структуры материала с помощью металлографического микроскопа при увеличении до 3000 раз. Микроструктура показывает размер, форму и характер взаимного расположения фаз в металлах и сплавах. Фаза – однородная часть металла или сплава, имеющая одинаковый состав, строение, свойства, агрегатное состояние и отделённая от других частей поверхностью раздела. Микроанализ осуществляется на микрошлифах в режиме качественной и количественной оценок структуры металлов и сплавов.

При изучении микрошлифов решаются следующие задачи:

— выявление формы и определение величины зерна металлов и сплавов;

— определение загрязнённости металлов и сплавов неметаллическими включениями;

— выявление фазового состава и тонкой структуры металлов и сплавов в литом и деформированном состояниях, после различных видов термической и химико-термической обработки;

— выявление несплошностей металла в виде микропористости, микротрещин, раковин и т.д.;

— определение типа (иногда и марки) материала.

Методика подготовки микрошлифов включает следующие операции:

1. Вырезка образца в необходимом месте предпочтительно методом холодной механической обработки или отбор в качестве образца детали малых размеров. В качестве образцов обычно используются кубик с ребром 10 мм или цилиндр диаметром и высотой 10мм. В случае изготовления микрошлифов из очень мелких деталей (проволока, осколки) их зажимают в специальных струбцинах или запрессовывают в пластмассу.

2. Шлифование микрошлифа производится для удаления грубых рисок, оставшихся после вырезки образца. Шлифование производится с изменением направления движения образца на 90о на шлифовальной бумаге методом последовательного перехода от бумаг с большим к бумагам с меньшим зерном. Для удаления остатков абразива шлифы промывают водой и высушивают фильтровальной бумагой.

3. Полирование микрошлифа производится для окончательного удаления рисок и других мелких дефектов поверхности механическим, химико-механическим и электрохимическим способами. Наилучшие результаты даёт электрохимическая полировка, которая позволяет полностью избежать искажений структуры в поверхностном слое (слой Билби), появляющихся пришлифовке и механической полировке. Однако наибольшее распространение в практике получил механический способ полирования на полировальном круге, обтянутом фетром или сукном. Для полировки черных металлов наибольшее распространение получила паста ГОИ, в которой в качестве абразива используется окись хрома. Полирование на круге, вращающемся со скоростью порядка 600 мин-1, завершается получением зеркально гладкой поверхности при отсутствии видимых под микроскопом рисок и царапин. Отполированная поверхность промывается проточной водой, затем спиртом и сушится фильтровальной бумагой;

4. Травление микрошлифов необходимо для выявления структурных составляющих материала. Для выявления структуры необходимо создать рельеф поверхности и окрасить в различные цвета структурные составляющих материала. Поставленная цель достигается методами химического, электролитического, теплового, окислительного травления. Наибольшее распространение получил метод химического травления, который можно рассматривать как процесс электрохимической коррозии. Ввиду различной коррозионной стойкости фаз металла, границ зерен, анизотропных составляющих при травлении создаётся микрорельеф металла, состоящий из плоских участков металла и впадин.

Вследствие интерференции света впадины под микроскопом будут темными, а плоские участки микрошлифа – светлыми (pиc. 2.2).

Рис. 2.2. Схема отражения лучей от плоскости зерен и их границ

Технология травления включает: обработку полированной поверхности микрошлифа в реактиве до получения слегка матового оттенка, промывании водой, затем спиртом и сушку фильтровальной бумагой. В зависимости от химического состава материала, вида предшествующей обработки и цели исследования чаще всего используются реактивы в виде слабых водных или спиртовых растворов кислот и щелочей, а также смеси различных кислот. Составы наиболее распространенных реактивов представлены в таблице 2.2.

При качественном микроанализе исследование микрошлифа начинается сразу после полирования, т.е. в «натравленном» виде. В этом случае определяются качество приготовления шлифа, несплошности металла в виде микропористости, микротрещины, неметаллические включения в виде сульфидов, оксидов и т.д. На микрошлифе дефекты сплошности имеют темный цвет, неметаллическим включениям соответствуют темные участки или участки отличающиеся по цвету от светлого поля шлифа.

Более полное изучение структуры материала производится на микрошлифах после травления. В этом случае выявляются границы зерен, фазовое строение, характер предшествующей обработки, вид металлов и сплавов. На рис. 2.3. приведены микроструктуры отдельных сплавов и примеры их условных зарисовок.

Рис. 2.3. Микроструктура сплава (вверху) и ее условная зарисовка (внизу)

а – феррит(Ф) + перлит (П) (доэвтектоидная сталь);

б – перлит (эвтектоидная сталь); в – перлит + цементит (Ц) (заэвтектоидная сталь)

Свойства материалов зависят от количества, размеров, формы и расположения структурных составляющих. В основе количественного микроанализа лежит предположение о случайном характере поперечных сечений объемных структурных составляющих в плоскости металлографического шлифа, что позволяет характеризовать структуру материала либо средними значениями некоторых характеристик, либо их распределениями. На «нетравленных» микрошлифах в соответствии с ГОСТ 1778-70 определяются количественные характеристики загрязненности сталей и сплавов неметаллическими включениями, ГОСТ 5639-82 регламентирует методы выявления и распределения величины зерна сталей и сплавов. Под зёрнами металла понимаются отдельные кристаллы поликристаллического конгломерата, имеющие границы раздела. Величина зерна является важнейшей характеристикой металла, определяющей его физические, физико-химические, механические и технологические свойства. При комнатной температуре уровень свойств определяет действительное зерно, полученное в результате той или иной термической обработки. Сплавы мелкозернистого строения имеют более высокие прочностные свойства и вязкость, более низкий порог хладноломкости, более высокую коэрциативную силу в постоянных магнитах, однако обладают меньшей пластичностью, магнитной мягкостью, коррозионной стойкостью и т.д.

Величина зерна определяется следующими методами:

— визуального сравнения видимых под микроскопом зерен с эталонными шкалами;

— подсчета количества зерен, приходящихся на единицу поверхности шлифа;

— подсчета пересечений границ зерен отрезками прямых;

Рис. 2.4. Эталонная шкала для определения величины зерна:

1-8 – номер зерна; х100х

За однородную структуру принимается структура, соответствующая одному из эталонов шкалы, например, G2. Разнозернистой считается структура, в которой имеются зерна, отличающиеся от преобладающей структуры более чем на один номер и занимающие на шлифе площадь более 10 %. Такая структура оценивается двумя и более номерами, которые записываются в порядке уменьшения занимаемых ими площадей, например, G2, G4, G5.

Условно принято считать, что стали с зерном от первого до пятого номера относятся к крупнозернистым, с более высоким номером – к мелкозернистым. Метод визуального сравнения с эталонными шкалами широко используется для рядовых исследований в заводских лабораториях, при приемо-сдаточных испытаниях, выборе режимов термической обработки и т.д.

Для определения величины зерна в разнозернистой структуре используется метод измерения длин хорд-отрезков, отсекаемых в зернах прямыми линиями.

Поскольку осуществляется случайная выборка массива зерен из генеральной совокупности, в расчете используется исправленное выборочное среднеквадратичное отклонение. Чем меньше s, тем более однородная структура по размеру зерна.

Коэффициент вариации (d) характеризует рассеивание среднего условного диаметра и позволяет в первом приближении выбрать теоретический закон распределения случайной величины (зерна)

Источник