Что понимают под микроструктурой металла
Обновлено: 04.10.2024
Макроанализ применяют для изучения макроструктуры металлов.
Макроструктурой называется строение металла, видимое невооруженным глазом или через лупу при небольших увеличениях.
При помощи макроанализа можно изучать не только структуру металла, но и дефекты в виде пор, трещин, раковин, неметаллических включений.
Для проведения макроанализа из испытуемого материала вырезается образец. Необходимо выбрать наиболее характерное место вырезки образца и определить, в каком сечении будет изучаться макроструктура (вдоль или поперек направления прокатки).
Поверхность образца, подготовленная для исследования макроструктуры, называется макрошлифом.
1. Поверхность вырезанного образца выравнивают на наждачном круге.
2. Затем шлифуют на наждачной бумаге разных номеров до самых мелких.
3. После шлифования образцы протирают ватой смоченной в спирте, просушивают и травят в специальном реактиве и затем осматривают. В качестве реактива для травления сталей используют концентрированные растворы кислот (соляной или серной) или их смесей. Травление производят погружением образца в реактив, продолжительность травления 5 - 45 минут. Травление на подготовленной поверхности образца происходит неравномерно. Места скопления примесей, дефектные участки, имеющие поры, раковины, трещины травятся сильнее и эти участки кажутся темнее.
Микроанализ применяют для изучения микроструктуры металлов.
Микроструктурой называется внутреннее строение металла, наблюдаемое с помощью микроскопа (при значительных увеличениях от 50 до 2000 раз).
При помощи микроанализа можно
· изучить форму и размер зерен, из которых состоит металл;
· установить, какие изменения внутреннего строения происходят при термообработке, обработке металла давлением, сварке;
· определить структурные составляющие, имеющие разный химический состав;
· обнаружить неметаллические включения;
· определить величину обезуглероженного слоя.
Для проведения микроанализа из испытуемого материала вырезают образец и подготавливают его для исследования под микроскопом.
Поверхность образца, подготовленная для исследования, называется микрошлифом.
Методика подготовки.
Для исследования микроструктуры металла вырезают образец в поперечном или продольном направлении прокатки.
1. С помощью напильника и наждачного круга выравнивают поверхность образца.
2. Полученную плоскую поверхность шлифуют на бумаге различных номеров, при этом переходят от бумаги с боле крупным шлифовальным зерном к более мелкому до самых тонких номеров.
3. После шлифовальной бумаги остаются мелкие риски, которые удаляют полированием на станке с вращающимися кругами, обтянутыми сукном или фетром.
4. Для полирования используют специальные пасты, например, пасту с алмазным порошком. Полирование проводят до появления зеркального блеска на поверхности образца.
5. После полирования образец промывают водой, просушивают. Протирают ватой смоченной спиртом и просушивают фильтрованной бумагой.
6. Полученная после полирования зеркальная поверхность подвергается травлению, для этого образец погружают в реактив. Наиболее распространенным реактивом для травления является 2 - 4% спиртовой раствор азотной кислоты или 4% спиртовой раствор пикриновой кислоты. Продолжительность травления зависит от состава сплава, его структуры, но обычно достаточно выдержать несколько секунд.
7. После травления микрошлиф промывают водой, протирают ваткой смоченной в спирте и просушивают фильтрованной бумагой.
8. При травлении отдельные структурный составляющие растворяются с различной скоростью. Границы между кристаллами, содержат повышенный процент примесей и растворяются быстрее, поэтому на поверхности шлифа образуется рельеф. При освещении микрошлифа падающим светом на микроскопе лучи света будут по-разному отражаться от неодинаково протравившихся участков. Те из них, что протравились слабо, под микроскопом будут казаться светлее, а которые протравились сильно – темнее.
Микроструктура металла
Микроструктура металла 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. Булат ) . Металлы и сплавы состоят из большого числа кристаллов неправильной формы (зёрен), чаще всего неразличимых невооружённым глазом (см. рис. 2 и 3 к ст. Металлография ) . Зёрна имеют округлую или вытянутую форму, могут быть крупными либо мелкими и располагаться друг относительно друга в определённом порядке или случайно. Форма, размеры и взаимное расположение, а также ориентировка зёрен зависят от условий их образования. Часть М., имеющая однообразное строение, называемое структурной составляющей (например, избыточные кристаллы, эвтектика , эвтектоид , в частности для железоуглеродистых сплавов аустенит , феррит , цементит , перлит , ледебурит , мартенсит ) . Количественное соотношение структурных составляющих сплава определяется его химическим составом и условиями нагрева и охлаждения. М. характеризуется также расположением и количеством некоторых дефектов кристаллической решётки (см. Дефекты в кристаллах ) . От М. зависят многие механические и физические свойства материала.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .
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
Микроструктура металла – строение металла (сплава), выявляемое с помощью микроскопа (оптического или электронного).
[Новый политехнический словарь, Москва, Научное издательство, 2000г.]
Рубрика термина: Конструкции металлические
Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. - Калининград . Под редакцией Ложкина В.П. . 2015-2016 .
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. Булат). Металлы и… … Большая советская энциклопедия
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. Булат). Металлы и сплавы состоят из большого числа кристаллов неправильной формы (зёрен), чаще всего неразличимых невооружённым глазом (см. рис. 2 и 3 к ст. Металлография). Зёрна имеют округлую или вытянутую форму, могут быть крупными либо мелкими и располагаться друг относительно друга в определённом порядке или случайно. Форма, размеры и взаимное расположение, а также ориентировка зёрен зависят от условий их образования. Часть М., имеющая однообразное строение, называемое структурной составляющей (например, избыточные кристаллы, Эвтектика, Эвтектоид, в частности для железоуглеродистых сплавов Аустенит, Феррит, Цементит, Перлит, Ледебурит, Мартенсит). Количественное соотношение структурных составляющих сплава определяется его химическим составом и условиями нагрева и охлаждения. М. характеризуется также расположением и количеством некоторых дефектов кристаллической решётки (см. Дефекты в кристаллах). От М. зависят многие механические и физические свойства материала.
Смотреть что такое "Микроструктура" в других словарях:
микроструктура — микроструктура … Орфографический словарь-справочник
Микроструктура — – строение материала, выявляемое с помощью микроскопа. [Блюм Э. Э. Словарь основных металловедческих терминов. Екатеринбург, 2002 г.] Микроструктура – строение материала, выявляемое с помощью микроскопа (оптического или электронного) … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
МИКРОСТРУКТУРА — расположение, форма и размеры кристаллов данного материала, видимые под микроскопом с увеличением от 10 до 5 000 раз. М. дает возможность изучать свойства металлов или сплавов, что имеет большое значение для жел. дор. тр та при анализе металлов,… … Технический железнодорожный словарь
микроструктура — сущ., кол во синонимов: 1 • структура (32) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
МИКРОСТРУКТУРА — структура т.п., руд или орг. тканей, неразличимая невооруженным глазом, распознаваемая только п. м. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия
Микроструктура — Micrograph Микроструктура. Воспроизведение поверхности образца при увеличении большее чем ×25. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО Профессионал , НПО Мир и семья ; Санкт Петербург, 2003 г.) … Словарь металлургических терминов
Макроструктура, микроструктура, металловедение, твердость
Макроструктура металла (от макро. и лат. stuctura - строение), строение металла, видимое невооружённым глазом или с помощью лупы, то есть при увеличениях до 25 раз. М. изучают на плоских образцах - темплетах, вырезанных из изделия или заготовки, а также на изломах изделия. Для выявления М. поверхность темплета тщательно шлифуют, затем травят растворами кислот или щелочей. При исследовании М. можно обнаружить нарушения сплошности металла (раковины, рыхлость, газовые пузыри, расслоения, трещины и т.д.), выявить распределение примесей и неметаллических включений, форму и расположение кристаллитов (зёрен) в разных частях изделия, а иногда даже особенности строения отдельных зёрен металла (см. Металлография). Изучение М. позволяет сделать заключение о качестве заготовки и правильности ведения технологического процесса при литье, обработке давлением или сварке изделия. В некоторых случаях качество металла характеризуется видом излома, позволяющим установить, как проходит поверхность разрушения (по телу или по границам зёрен), выяснить причины разрушения и т.д.
Микроструктура металла (от микро. и лат. structura - строение), строение металла, выявляемое с помощью микроскопа (оптического или электронного). Металлы и сплавы состоят из большого числа кристаллов неправильной формы (зёрен), чаще всего неразличимых невооружённым глазом. Зёрна имеют округлую или вытянутую форму, могут быть крупными либо мелкими и располагаться друг относительно друга в определённом порядке или случайно. Форма, размеры и взаимное расположение, а также ориентировка зёрен зависят от условий их образования. Часть микроструктуры металла, имеющая однообразное строение, называемое структурной составляющей (например, избыточные кристаллы, эвтектика, эвтектоид, в частности для железоуглеродистых сплавов аустенит, феррит, цементит, перлит, ледебурит, мартенсит). Количественное соотношение структурных составляющих сплава определяется его химическим составом и условиями нагрева и охлаждения.
Металловедение - научная основа изысканий состава, способов изготовления и обработки металлических материалов с разнообразными механическими, физическими и химическими свойствами. Уже народам древнего мира было известно получение металлических сплавов (бронзы и др.), а также повышение твёрдости и прочности стали посредством закалки. Как самостоятельная наука металловедение возникло и оформилось в 19 веке, вначале под названием металлографии. Термин металловедение введён в 20-х гг.20 в. в Германии, причём было предложено сохранить термин "металлография" только для учения о макро - и микроструктуре металлов и сплавов. Во многих странах металловедение по-прежнему обозначают термином "металлография", а также называют "физической металлургией".
Твердость - сопротивление металлов вдавливанию. Твердость металлов не является физической постоянной, а представляет собой сложное свойство, зависящее как от прочности и пластичности, так и от метода измерения. Т. м. характеризуется числом твёрдости. Наиболее часто для измерения Т. м. пользуются методом вдавливания. При этом величина твёрдости равна нагрузке, отнесённой к поверхности отпечатка, или обратно пропорциональна глубине отпечатка при некоторой фиксированной нагрузке. Отпечаток обычно производят шариком из закалённой стали (методы Бринелля, Роквелла), алмазным конусом (метод Роквелла) или алмазной пирамидой (метод Виккерса, измерение микротвёрдости). Реже пользуются динамическими методами измерения, в которых мерой твёрдости является высота отскакивания стального шарика от поверхности изучаемого металла (например, метод Шора) или время затухания колебания маятника, опорой которого является исследуемый металл (метод Кузнецова - Герберта - Ребиндера). Числа твёрдости указываются в единицах НВ (метод Бринелля), HV (метод Виккерса), HR (метод Роквелла), где Н от английского hardness - твёрдость. Поскольку при определении твёрдости методом Роквелла пользуются как стальным шариком, так и алмазным конусом, часто вводятся дополнительные обозначения - В (шарик), С и А (конус, разные нагрузки). По специальным таблицам или диаграммам можно осуществлять пересчёт чисел твёрдости (например, число твёрдости по Роквеллу можно пересчитать на число твёрдости по Бринеллю). Выбор метода определения твёрдости зависит от исследуемого материала, размеров и формы образца или изделия и др. факторов.
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.
Равновесное состояние железоуглеродистых сплавов в зависимости от содержания углерода и температуры описывает диаграмма состояния железо - углерод. На диаграмме состояния железоуглеродистых сплавов (рис.1) на оси ординат отложена температура, на оси абсцисс - содержание в сплавах углерода до 6,67%, то есть до такого количества, при котором образуется цементит Fе3С. По диаграмме состояния системы железо - углерод судят о структуре медленно охлажденных сплавов, а также о возможности изменения их микроструктуры в результате термической обработки, определяющей эксплуатационные свойства. На диаграмме состояния Fe - Fе3С приняты международные обозначения. Сплошными линиями показана диаграмма состояния железо - цементит (метастабильная, так как возможен распад цементита), а пунктирными - диаграмма состояния железо - графит (стабильная).
Рассматриваемую диаграмму правильнее считать не железоуглеродистой (Fe - С), а железоцементитной (Fe - Fе3С), так как свободного углерода в сплавах не содержится. Но так как содержание углерода пропорционально содержанию цементита, то практически удобнее все изменения структуры сплавов связывать с различным содержанием углерода.
Компоненты системы железо и углерод - элементы полиморфные. Основной компонент системы - железо.
Углерод растворим в железе в жидком и твердом состояниях, а также может образовать химическое соединение - цементит Fе3С или присутствовать в сплавах в виде графита.
В системе железо-цементит (Fe - Fе3С) имеются следующие фазы: жидкий раствор. твердые растворы - феррит и аустенит, а также химическое соединение - цементит.
Феррит может иметь две модификации - высоко - и низкотемпературную. Высокотемпературная модификация d-Fe и низкотемпературная - a-Fe представляют собой твердые растворы углерода, соответственно, в d - и a - железе.
Диаграмма состояния Fe-C.
Предельное содержание углерода в a-Fe при 723°С - 0,02%, а при 20°С - 0,006%. Низкотемпературный феррит a-Fe по свойствам близок к чистому железу и имеет довольно низкие механические свойства, например, при 0,06% С:
твердость - 80. 90 НВ.
Аустенит g-Fe - твердый раствор углерода в g-железе. Предельная растворимость углерода в g-железе 2,14%. Он устойчив только при высоких температурах, а с некоторым примесями (Мn, Сг и др.) при обычных (даже низких) температурах. Аустенит обладает высокой пластичностью, низкими пределами текучести и прочности. Твердость аустенита 160. 200 НВ.
Цементит Fе3С - химическое соединение железа с углеродом, содержащее 6,67% углерода. Между атомами железа и углерода в цементите действуют металлическая и ковалентная связи. Температура плавления ~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).
В системе железо - цементит имеются две тонкие механические смеси фаз - эвтектическая (ледебурит) и эвтектоидная (перлит).
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.
Перлит (до 2,0%С) представляет собой смесь a-Fe + Fе3С (в легированных сталях - карбидов), образующуюся при 723°С и содержании углерода 0,83% в процессе распада аустенита, и наблюдается визуально как структурная составляющая железоуглеродистых сплавов. Механические свойства перлита зависят от формы и дисперсности частичек цементита (прочность пластинчатого перлита несколько выше, чем зернистого):
Диаграмма состояния Fe - Fе3С (рис.1) является комбинацией диаграмм простых типов. На ней имеются три горизонтали трехфазных равновесий: перитектического (1496°С), эвтектического (1147°С) и эвтектоидного (727°С).
Все линии на диаграмме состояния соответствуют критическим точкам, то есть температурам, при которых происходят фазовые и структурные превращения в железоуглеродистых сплавах.
Линия ABCD - линия начала кристаллизации сплава (ликвидус), линия AHJECF - линия конца кристаллизации сплава (солидус).
В области диаграммы HJCE находится смесь двух фаз: жидкого раствора и аустенита, а в области CFD - жидкого раствора и цементита. В точке С при содержании 4,3%С и температуре 1130°С происходит одновременная кристаллизация аустенита и цементита и образуется их тонкая механическая смесь - ледебурит. Ледебурит присутствует во всех сплавах, содержащих от 2,0 до 6,67%С (чугуны).
Точка Е соответствует предельному насыщению железа углеродом (2,0%С).
В области диаграммы AGSF находится аустенит. При охлаждении сплавов аустенит распадается с выделением по линии GS феррита, а по линии SE - вторичного цементита. Линии GS и PS имеют большое практическое значение для установления режимов термической обработки сталей. Линию GS называют линией верхних критических точек, а линию PS - нижних критических точек.
В области диаграммы GSP находится смесь двух фаз - феррита и распадающегося аустенита, а в области диаграммы SEE' - смесь вторичного цементита и распадающегося аустенита.
В точке S при содержании 0,8%С и при температуре 723°С весь аустенит распадается и одновременно кристаллизуется тонкая механическая смесь феррита и цементита - перлит.
Линия PSK соответствует окончательному распаду аустенита и образованию перлита. В области ниже линии PSK никаких изменений структуры не происходит.
Структурные превращения в сплавах, находящихся в твердом состоянии, вызваны следующими причинами: изменением растворимости углерода в железе в зависимости от температуры сплава (QP и SE), полиморфизмом железа (PSK) и влиянием содержания растворенного углерода на температуру полиморфных превращений (растворение углерода в железе способствует расширению температурной области существования аустенита и сужению области феррита).
Диаграмма стабильного равновесия Fe - Fе3С, обозначенная на рис.1 пунктиром, отображает возможность образования высокоуглеродистой фазы - графита - на всех этапах структурообразования в сплавах с повышенным содержанием углерода. Диаграмма состояния стабильной системы железо - графит отличается от метастабильной системы железо-цементит только в той части, где в фазовых равновесиях участвует высокоуглеродистая фаза (графит или цементит).
На диаграмме состояния различают две области: стали и чугуны. Условия принятого разграничения - возможность образования ледебурита (предельная растворимость углерода в аустените):
• стали - до 2,14% С, не содержат ледебурита;
• чугуны - более 2,14% С, содержат ледебурит.
В зависимости от содержания углерода (%) железоуглеродистые сплавы получили следующие названия:
• менее 0,83 - доэвтектоидные стали;
• 0,83 - эвтектоидные стали;
• 0,83. 2 - заэвтектоидные стали;
• 2. 4,3 - доэвтектические чугуны;
• 4,3. 6,67 - заэвтектические чугуны.
3 Для заданных материалов приведите состав, свойства и примеры применения:
Читайте также: