Материал: Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Физические основы материаловедения» для студентов направления 16.03.01 «Техническая физика». Жиляков Д.Г., Горожанкина О.В

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра материаловедения и физики металлов

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

квыполнению лабораторных работ по курсу «Физические основы материаловедения»

для студентов направления 16.03.01 «Техническая физика» (профиль «Физическая электроника»)

очной формы обучения

Воронеж 2016

Составители: канд. физ.-мат. наук Д.Г. Жиляков, ст. преп. О.В. Горожанкина, ст. преп. В.А. Юрьева

УДК 620.26

Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Физические основы материаловедения» для студентов направления 16.03.01 «Техническая физика» (профиль «Физическая электроника») очной формы обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост. Д.Г. Жиляков, О.В. Горожанкина, В.А. Юрьева. Во-

ронеж, 2016. 32 с.

Методические указания содержат теоретические сведения и практические задания к лабораторным работам по курсу «Физические основы материаловедения». Изложенный материал позволяет изучать его самостоятельно.

Методические указания предназначены для студентов второго курса очной формы обучения.

Методические указания подготовлены в электронном виде и содержатся в файле Мет.указ. Техническая физика.pdf.

Табл. 4. Ил. 8. Библиогр.: 6 назв.

Рецензент д-р физ.-мат. наук, проф. Ю.Е. Калинин

Ответственный за выпуск зав. кафедрой канд. физ.-мат. наук, доц. Д.Г. Жиляков

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

© ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2016

Лабораторная работа №1

МАКРОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ Ознакомление с методом макроанализа, макроанализ по

виду излома, изучение методики определения содержания серы по сечению слитка.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Макроскопический анализ заключается в изучении строения металла путем просмотра его излома или специально подготовленной поверхности (макрошлифа) невооруженным глазом или при небольших увеличениях – до 30 раз (с помощью лупы).

Строение металла, выявленное таким способом, называется макроструктурой. Макроструктура может быть исследована непосредственно на поверхности заготовки или детали; в изломе или, что делается чаще, на вырезанном образце (темплете) после шлифования и травления специальным реактивом.

При макроанализе одновременно изучается сравнительно большая поверхность и получается информация об общем строении металла, о наличии в нем различных дефектов.

Макроанализ при помощи макрошлифов С их помощью можно определить:

-нарушения сплошности металла, усадочную рыхлость, центральную пористость, свищи, подкорковые пузыри, межкристаллитные трещины; трещины, возникшие при обработке давлением и термической обработке, флокены, дефекты сварки (в виде непровара, газовых пузырей);

-дендритное строение, зону транскристаллизации, размеры и ориентацию зерен в литом металле;

-химическую неоднородность литого металла (ликвации)

иприсутствие в нем грубых инородных включений;

-волокнистую структуру деформированного металла;

– макростроение сварного шва: число слоев шва, зону термического влияния;

-структурную или химическую неоднородность металла, созданную термической, термомеханической или химикотермической обработкой;

-провести разделение объектов на металлы и неметаллы по внешнему виду, цвету, плотности и т.д.

Макроанализ по виду излома Непосредственно по виду излома можно установить ха-

рактер разрушения металлического изделия, которое может быть хрупким, вязким или усталостным.

Хрупкий излом имеет кристаллическое строение (рис. 1,а). Обычно в хрупком изломе можно видеть форму и размер зерен металла, так как излом происходит без значительной пластической деформации и зерна при разрушении металла не искажаются. При этом излом может происходить как по границам зерен (межкристаллический), так и по зернам металла (транскристаллический).

Вязкий излом имеет волокнистое строение (рис. 1,б). Форма и размер зерен металла при вязком изломе сильно искажены, так как разрушение сопровождается значительной пластической деформацией.

Усталостный излом (рис. 1,в) всегда имеет две зоны разрушения: усталостную с мелкозернистым, фарфоровидным, часто ступенчато-слоистым строением, и зону вязкого или хрупкого разрушения, в зависимости от строения и свойств металла.

Макроанализ не определяет подробностей строения и часто является предварительным видом исследования, однако он позволяет выбрать те участки металла, которые требуют дальнейшего исследования.

2

а)

б) в)

Рис. 1. Хрупкий излом – а), вязкий излом – б); усталостный излом – в)

Макроанализ широко используется при металлургическом контроле качества отливок. В частности, этот метод является незаменимым при определении ликвации (скопления) серы. Сера и фосфор являются обязательными примесями в стали, снижающими ее свойства. Фосфор способствует склонности стали к хрупкому разрушению при пониженных температурах (хладноломкости), а сера – хрупкости стали при повышенных температурах в районе 900 – 1000оС (красноломкости).

3