Методи дослідження структури металів і сплавів

Методи дослідження структури металу

Сьогодні будову металів та сплавів поділяють на макро-, мікро- та тонку структуру. У свою чергу, залежно від структури металів і сплавів, виділяють три методи їх дослідження: макроскопічний та мікроскопічний аналіз, рентгеноструктурний аналіз і рентгенівську дефектоскопію.

Макроскопічний аналіз. З його допомогою будову металів вивчають на зламах або спеціально приготованих зразках (макрошліфах) із використанням збільшувального скла (максимум в 30 разів). При макроаналізі зразок вирізають із певної ділянки матеріалу, в залежності від того, що необхідно дослідити (литу, ковану, штамповану, прокат, зварену або термічно оброблену деталь) чи вивчити (первинну кристалізацію, неоднорідність структури, дефекти, що порушують суцільність металу).

Макроаналіз допомагає виявити вид зламу (крихкий, в’язкий); величину, форму і розташування зерен і дендритів литого металу, дефекти в зливках і деталях (газові бульбашки, тріщини);
дефекти, що порушують суцільність металу (пористість, газові міхури, мушлі, тріщини); хімічну неоднорідність металу, викликану процесами кристалізації або термічною і хіміко-термічною обробкою; розташування волокон в кованих і штампованих заготовках; тріщини, що виникають при обробці тиском або термічній обробці; дефекти у зварних швах.

Мікроскопічний аналіз. Кращим методом дослідження металів являється мікроаналіз — вивчення структури деталі при великих збільшеннях за допомогою металографічного мікроскопа. Такий спосіб допомагає побачити елементи будови, розмір яких не перевищує 0,2 мкм. Він дозволяє виявити: величину, форму і розташування зерен; окремі структурні складові сплаву, на підставі яких можна визначити хімічний склад вуглецевих сталей; якість теплової обробки (наприклад, глибину проникнення гарту); різні дефекти (перевитрата, наявність неметалічних вкраплень).

Рентгеноструктурний аналіз і рентгенівська дефектоскопія Рентгенівське просвічування засноване на здатності рентгенівських променів проникати в глибину тіла. Завдяки цьому можна, не розрізаючи металевих виробів, побачити різні внутрішні дефекти металу (усадочні мушлі, тріщини, пороки зварювання). Цей метод виявлення вад заснований на тому, що рентгенівські промені частково поглинаються, проходячи через метал. При цьому ділянки з вадами поглинають промені слабкіше, ніж щільні (суцільний метал). Це призводить до того, що на рентгенівському знімку ділянки з вадами матимуть темні або світлі плями на тлі суцільного металу. Сучасні рентгенівські апарати дозволяють просвічувати сталеві вироби на глибину до 60 — 100 мм. Для виявлення дефектів в металевих виробах великої товщини застосовують гамма-промені. Природа гамма-променів аналогічна рентгенівським променям, але довжина їх хвиль менше. Завдяки великій проникаючій здатності гамма-променів, ними можна просвічувати сталеві деталі товщиною до 300 мм.