Рентгеноструктурный анализ

Микроскопический анализ

Микроскопический анализ (микроанализ) применяют для определения формы и размеров зерен, из которых состоит металл или сплав; обнаружения изменений внутреннего строения сплава, происходящих под влиянием различных режимов обработки; выявления микропороков металла - микротрещин, раковин и т.п.; обнаружения неметаллических включений - сульфидов, оксидов и др.

Подготовленная для исследования под микроскопом поверхность образца

называется микрошлифом. Для микроанализа из исследуемого материала вырезают образец поверхность его подвергают шлифованию, полированию, травлению и затем рассматривают в металлографический микроскоп. Шлифование поверхности вручную или на специальных шлифовальных станках начинают на шкурке с наиболее крупным абразивным зерном, затем постепенно переходят к шлифованию на шкурке с более мелким абразивным зерном, после чего поверхность образца полируют. Полирование проводят на специальном полировальном станке на вращающемся круге, обтянутом сукном, смачиваемым полировальной жидкостью - водой со взвешенными в ней частицами окиси хрома или алюминия. Обрабатываемая поверхность образца получается блестяще-зеркальной. Но полученная поверхность не позволяет судить о строении металла (сплава); только неметаллические включения и микродефекты выявляются на светлом фоне полированной поверхности образца. Для выявления микроструктуры полированную поверхность образца подвергают травлению, т. е. действию растворов кислот, щелочей, солей. Различные составляющие структуры растворяются с различной скоростью и поэтому одни вытравляются больше, а другие - меньше. При освещении микрошлифа на микроскопе лучи света по-разному отражаются от различно протравившихся структурных составляющих. Места, протравленные сильнее, больше рассеивают отраженные лучи, поэтому в объективе микроскопа они получаются более темными.

Вследствие более сильного травления границ зерен лучи, падающие на эти места, отражаются в стороны, не попадают в объектив микроскопа и поэтому границы зерен кажутся темными. Для исследования структуры металлов и сплавов применяют микроскопы отраженного света, называемые металлографическими.

Рентгеноструктурный анализ применяют для исследования внутреннего строения кристаллов, т. е. расположения атомов в кристаллической решетке.

Для этого используют рентгеновские лучи, образующиеся в рентгеновской трубке при торможении быстродвижущихся электронов на ее аноде. Рентгеновские лучи представляют собой электромагнитные колебания с очень малой длиной волны - от 0,2 до 0,0005 Нм (от 2 до 0,005 Å). Направляя рентгеновские лучи на исследуемый объект (кристалл) и фиксируя на фотопленке возникающие отражения от кристаллографических плоскостей, получают рентгенограммы, по которым рассчитывают порядок расположения атомов в металле и определяют тип кристаллической решетки.

4 Магнитным методом исследуют дефекты в магнитных металлах (сталь, никель и др.) на глубине до 2 мм (трещины различного происхождения, неметаллические включения и т. д.). Для этого испытуемое изделие намагничивают, покрывают его поверхность порошком железа, осматривают поверхность и размагничивают изделие. Вокруг дефекта образуется неоднородное поле, вследствие чего магнитный порошок повторяет очертания дефекта. Другой метод - магнитный индукционный - часто используют для оценки полноты структурных превращений в сплавах (изделиях) после их термической обработки.

5 Ультразвуковым методом осуществляется эффективный контроль качества металла изделий и заготовок практически любых размеров. В импульсных ультразвуковых дефектоскопах ультразвуковая волна от щупа – излучателя распространяется в контролируемом изделии и при встрече с каким-либо дефектом отражается от него. При этом отраженные волны принимаются, усиливаются и передаются на показывающий индикатор. Ультразвук используют для контроля качества роторов, рельсов, поковок, проката и других изделий при необходимости сохранения целостности изделий.