Макроанализ металлов и сплавов

Цель работы: Привить курсанту практические навыки по установлению причин нарушения исправного состояния составных элементов судовой техники методом макро и микроанализа.

Макроструктурный анализ - один из основных методов исследования, который проводится с целью изучения макроструктуры и выявления макро-дефектов металлов и сплавов. Этот анализ осуществляется осмотром внешних поверхностей изделий, изломов и макрошлифов невооруженным глазом или при небольших увеличениях (до 30 раз) с помощью лупы.

Макроструктурный анализ применяется для выявления поверхностных (трещин, наружных пор и волосовин) и внутренних дефектов (усадочной рыхлости и раковин, газовых пузырей, шлаковых включений), а также дендритного строения литого металла, расположение волокон в поковках, химической и структурной неоднородности, качества сварки и для исследования макроструктуры термически обработанных изделий.

 

Изучение изломов металла

 

Изломом называется поверхность, по которой произошло разрушение образца или детали.

В зависимости от режима термической обработки и условий эксплуатации изделия могут разрушаться вязко или хрупко. В соответствии с этим изломы делятся на вязкие, хрупкие и смешанные.

Вязкий излом (волокнистый) имеет пепельно-серый цвет. На поверхности разрушения отсутствуют кристаллические фасетки. Данному разрушению предшествует значительная пластическая деформация. В связи с этим по излому нельзя судить о форме и размере зерна.

Хрупкий излом характеризуется наличием на поверхности блестящих плоских фасеток, образовавшихся в условиях разрушения путем отрыва.

В зависимости от условий эксплуатации и качества металла изломы бывают усталостные, шиферные, нафталинистые.

Усталостный излом, схема излома шатунной шейки

коленчатого вала с типичными знаками (сталь 40ХНМА)

1- фокус излома и зона очага разрушения; 2- вторичные ступеньки и рубцы; 3- усталостные линии; 4- зона ускоренного развития излома; 5- зона долома.

 

На поверхности излома можно различить пять характерных зон:

- фокус излома - малая локальная зона, близкая к точке возникновения начальной макроскопической трещины усталости;

- очаг разрушения - небольшая зона, прилегающая к фокусу излома. При больших напряжениях может быть несколько очагов разрушения. На поверхности излома эта зона имеет наибольший блеск и гладкость. Усталостные линии на очаге разрушения обычно отсутствуют.

- участок избирательного развития соответствует зоне развившейся трещины усталости;

-участок ускоренного развития трещин является переходной зоной между участками усталостного развитии трещины и зоной долома;

- зона долома характеризуется признаками макрохрупкого разрушения.

 

Изучение макрошлифов

Макрошлифом называется специальный образец (темплет), вырезанный в определенном месте деталей и имеющий плоскую шлифованную поверхность, которая в зависимости от цели исследования протравливается специальными реактивами.

На макрошлифах выявляются и изучаются следующие основные дефекты стали: усадочная раковина, пористость, подкорковые пузыри, зональная и дендритная ликвация, волосовины, неметаллические включения.

Исследование макрошлифов сварных швов позволяет определить качество сварки, надежность сварного шва, макроструктуру наплавленного металла. В сварных швах наблюдают следующие дефекты: непровар, пережог, пористость, трещина.

Непроварами называют отсутствие соединения между основными и наплавленным металлам. Причиной непровара может быть загрязнение поверхности свариваемых деталей пли недостаточная температура разогрева основного металла.

Пережог образуется при нарушении режима сварки и сопровождается окислением основного и наплавленного металла. При этом прочность шва понижается.

Пористость характеризуется наличием газовых пузырей в сварном шве. Трещины вызываются большими внутренними растягивающими напряжениями, которые возникают при охлаждении наплавленного металла.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4