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

Механическая система микроскопа Механическая система микроскопа включает штатив, ту-

бус, предметный столик с винтами его перемещения. Шлиф устанавливается на предметный столик по центру отверстия в сменной подкладке, через которую лучи света попадают на шлиф и, отражаясь от него, направляются на другие элементы оптической системы.

Для получения изображения шлиф, установленный на столике, наводят на фокус с помощью макрометрического винта, который поднимает или опускает столик, обеспечивая приблизительную фокусировку. Точная фокусировка обеспечивается микровинтом, один оборот которого смещает объектив к шлифу на доли миллиметра.

Оптические микроскопы по устройству делятся на вертикальные (МИМ-7, ММР-4, ММУ-3 и др.) и горизонтальные (МИМ-8М), МИМ-9 и др.).

Задание

1.Ознакомиться с задачами и возможностями оптического микроанализа.

2.Ознакомиться с приемами приготовления микрошли-

фов.

3.Ознакомиться с принципиальной схемой и устройством микроскопа МИМ-7.

4.Настроить микроскоп на рассмотрение структуры микрошлифов.

5.Определить максимальное полезное увеличение микроскопа.

6.Определить общее увеличение микроскопа при данной комбинации объектива и окуляра.

7.Просмотреть и зарисовать структуру различных мате-

риалов.

8.Объяснить, каким образом выявляется микроструктура (зерна, границы зерен и другие элементы).

9.Составить отчет о работе

14

Контрольные вопросы

1. Каковы задачи и возможности оптической микроско-

пии?

2.Методика приготовления микрошлифа?

3.С какой целью осуществляется химическое или электролитическое травление и полирование микрошлифов? Объясните механизм формирования контраста.

4.Из каких основных элементов состоит оптическая система микроскопа?

5.Расскажите об устройстве микроскопа МИМ-7.

6.Назовите дефекты оптики и способы их устранения или уменьшения.

7.Какие объективы и окуляры Вам известны?

8.Дайте определение разрешающей способности систе-

мы.

9.Какие методы микроскопического исследования объектов Вам известны?

Лабораторная работа №3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛОВ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучение методик определения различных механических

свойств металлов.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Испытания материалов методом определения твердости, а также методом статического растяжения образцов относятся к наиболее распространенным видам определения основных механических свойств (твердости, прочности и пластичности).

15

Под твердостью понимается свойство поверхностного слоя материала сопротивляться упругой и пластической деформации или разрушению при местных контактных воздействиях со стороны другого, более твердого и не получающего остаточной деформации тела (индентора) определенной формы и размера. Эта формулировка пригодна не для всех существующих методов оценки твердости. Разнообразие этих методов и разный физический смысл чисел твердости затрудняют выработку общего определения твердости как механического свойства. В разных методах и при различных условиях проведения испытания числа твердости могут характеризовать упругие свойства, сопротивление пластической деформации, сопротивление металла разрушению. Способы определения твердости делят на статические и динамические - в зависимости от скорости приложения нагрузки, а по способу ее приложения - на методы вдавливания и царапания.

Наиболее распространены методы, в которых используется статическое вдавливание индентора нормально поверхности образца.

Во всех методах испытания на твердость очень важно правильно приготовить поверхностный слой образца. Он должен по возможности полно характеризовать материал, твердость которого необходимо определить. Все поверхностные дефекты (окалины, выбоины, вмятины, грубые риски и т.д.) должны быть удалены.

Испытание на твердость по Роквеллу. При измерении твердости по Роквеллу индентор - алмазный конус с углом при вершине 1200 и радиусом закругления 0,2 мм или стальной шарик диаметром 1,5875 мм (1/16 дюйма) - вдавливается в образец под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок: предварительной Р0 и общей Р = Р0 + Р1, где Р1 – основная нагрузка.

Число твердости по Роквеллу измеряют в условных единицах, оно является мерой глубины вдавливания индентора под определенной нагрузкой (рис. 4).

16

При использовании в качестве индентора алмазного конуса твердость определяют по двум «шкалам» - А и С. При измерении по шкале А: Р0 = 10 кг; Р1 = 50 кг; Р = 60 кг. По шка-

ле С: Р0 = 10 кг; Р1=140 гк; Р=150 кг.

Единица твердости (0,002 мм – цена деления шкалы индикатора твердомера Роквелла) по Роквеллу – безразмерная величина, соответствующая осевому перемещению индентора на 0,002 мм.

Рис. 4. Положение индентора при определении твердости по Роквеллу

При использовании в качестве индентора стального шарика число твердости HR определяют по шкале В, т.е. при Р0 =

10 кг, Р1 = 90 кг, Р=100 кг.

Твердость по шкале В измеряется на изделиях малой толщины и средней прочности. Твердость по шкале С является показателем качества закалки и цементации. Определение твердости по шкале А применяется для изделий из сверхтвердых сплавов или с тонким закаленным слоем.

По шкале А измеряют твердость в пределах 70-85 единиц, по шкале В – 25-100, по шкале С – 20-67.

Условия испытания и применяемые инденторы приведены в табл. 1.

17

Таблица 1 Условия измерения твердости и применяемые инденторы

Порядок выполнения работы при измерении твердости

HR:

1)в зависимости от предложенного образца выбрать режим измерения твердости;

2)установить необходимый индентор и нагрузку;

3)установить образец на стол прибора;

4)вращением маховичка по часовой стрелке приложить предварительную нагрузку, совместив малую стрелку индикатора с красной точкой;

5)установить большую стрелку на 0 черной шкалы;

6)приложить основную нагрузку;

18