В раздел металловедения, являющимся одним из наиболее обширных подразделов материалографии, входит наука металлография, целью которой является оценка и изучение внутрикристаллического строения металлов и их сплавов, а также структуры данных соединений.
Она изучает особенности атомно-кристаллического строения металлов, их структуру (макро- и микро составляющие), закономерности образования, а также влияние ее на различные свойства металлов (электрические, механические и магнитные). Значение этих параметров позволяет выбирать материалы, которые в дальнейшем будут использоваться в качестве базовых оставляющих для конструкций деталей и механизмов, используемых в современной науке и технике. Сегодня, как и прежде, существует высокая потребность в подобных научных методах анализа, как у исследователей, так и у рядовых инженеров. По этой причине металлографию можно считать самым востребованным и распространенным в современной промышленности методом совершенствования существующих металлов и разработки новых сплавов (например, обладающих высокими технологическими свойствами).
Немного о макро- и микроструктурах
Для изучения макроструктуры металлов и сплавов используют относительно небольшое увеличение (примерно в 30-40 раз). Макроструктура характеризуется:
различной формой и расположением кристаллитов больших размеров;
наличием определенных дефектов, имеющихся в металле;
возможным присутствием примесей и нежелательных добавок неметаллического происхождения.
Изучение и наблюдение за микроструктурой осуществляется при помощи электронного или светового микроскопа, а также дифрактометра. Чтобы пронаблюдать изменения, происходящие при нагревании металла, используют высокотемпературные микроскопы.
Металлография позволяет установить точную взаимосвязь между структурой металла и его свойствами. По уже установленным закономерностям создания известных структур можно спрогнозировать и получить необходимые свойства в новых, разрабатываемых сплавах.
Однако наука металлография занимается не только принципами образования структур. Важным ее направлением является изучение металлов при проведении следующих опытов:
пластической деформации;
кристаллизации;
рекристаллизации.
В частности с помощью металлографии можно выяснить, по каким причинам возникает именно такая, а не иная текстура металла, обуславливающая анизотропию свойств при данных процессах.
Методики исследования структуры металлов
Суть данной методики заключается в изучении и наблюдении за металлической структурой на шлифах. Шлиф – это такая поверхность, которую специально подготавливают для исследований. Она гладкая и плоская. Процесс подготовки шлифа состоит из шлифовки поверхности металла с последующей полировкой.
Химические методы
На следующем этапе процесса исследования происходит определение типа структуры. Для этого, как правило, прибегают к способу химического травления специальным реактивом, которым воздействуют на поверхность шлифа. В результате проявляются особенности кристаллического строения металла, становится видна вся его микро- и макроструктура, а именно наличие включений и примесей неметаллического происхождения, трещин, пор, фаз, границ зёрен, соли и прочих особенностей.
Однако одним методом химического травления обычно не ограничиваются. Дополнительно применяются другие подходы – электролитическое травление и магнитная металлография. Достаточно часто практикуются такие способы, как катодное распыление, травление в расплавленных солях, определение микроструктуры по изменившемуся объёму, тепловое травление.
Физические методы
К таковым относятся: рентгеноструктурный анализ, неразрушающий контроль металла, определение эл. сопротивления и теплоёмкости.
Качественная металлография
На практике микрочастицы принято оценивать и характеризовать качественными понятиями, такими как зернистая, четкообразная или пластинчатая микрочастица (если речь идет о форме микроэлементов цементита в перлите). Встречается и полуколичественная оценка, основанная на использовании условных баллов и специальной шкалы структур. Она представляет собой набор терминов, упорядоченных в определённую последовательность.
Количественная металлография
Данный вид исследования изучает количественные микроструктурные свойства и характеристики металлов. Этим разделом науки стали заниматься сравнительно недавно и только благодаря появлению аналитического анализатора изображений. Количественная металлография пока находится на начальном этапе своего перспективного развития.
Основное направление деятельности количественной металлографии – это измерение, классификация и подсчет элементов, попадающих в поле зрения исследователя. В качестве элементов здесь выступают микрочастицы пространственной микроскопической структуры. Это могут быть зёрна, кристаллиты, всевозможные включения, выделения и др., либо специальные образования: точечные, линейные, ареальные (плоскостные, включающие точки, линии, грани стыковки микрочастиц).
По завершению этой операции металлографии на выходе получают количественные показатели зерна или параметры фаз, входящих в состав сплава.
Стереометрическая металлография
Она представляется системой методов анализа, используя которые на основе данных плоскостной структуры (фазового состава, дисперсности, числа микрочастиц в определённом объёме, их геометрических размеров и формы, гранулометрического состава и других показателей) получают полное представление о реальном строении сплава в пространстве. Другими словами, стереометрическая металлография представляет собой комплекс методов, направленных на оценку количества пространственной структуры микрочастиц металлов и сплавов.
Если подытожить вышеизложенное, то металлографию можно отнести к стереологистическим методам определения микроскопического строения металлов. Качественный метод считается наиболее подходящим для описания структуры металла и её составляющих: типа, размера, формы частиц, взаимного расположения выявленных фаз и т.д. Для этого используются баллы, а также условные обозначения. Сравнение производится с ранее разработанными эталонными образцами микроструктур. При помощи количественных методов изучают пространственное устройство структуры, подсчитывая (измеряя) численные параметры полученного микроскопического изображения.
Мы используем файлы cookie для улучшения качества обслуживания. Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь на обработку файлов cookie в соответствии с Политикой в отношении обработки персональных данных.
Вы можете самостоятельно изменить настройки cookies в любой момент
Комментарии (0)