Металлографический микроанализ

Введение

В данной работе предстоит описать методы исследования, применяемые для изучения структуры и свойств металла после лазерной сварки проплавным швом.

Современный уровень развития технологий обработки металлических материалов немыслим без использования лазеров, нашедших применение в таких процессах, как резка, термическая обработка, сварка, гравировка, пайка. Образцы были сварены на оборудовании ООО НТО "ИРЭ-Полюс", производящем установки для сварки лазером с использованием клещей. Толщина образцов из стали 12Х18Н10Т и латуни Л63 составляла 3 мм. Сварку выполняли в разных режимах, а также оценивали влияние последующей термической обработки на механические свойства соединений. Проведены металлографические исследования, измерена микротвёрдость различных участков сварного соединения. Выявлено, что применение лазерной сварки проплавным швом для получения биметаллических соединений возможно при условии более тщательной отработки режимов сварки и последующей термической обработки.

Изучение микроструктуры проводили на оптическом микроскопе "Axiovert 200" фирмы Carl Zeiss. Микротвёрдость слоёв, зон сплавления и зон термического влияния лазерного луча измеряли на микротвердомере "HX 1000" фирмы Remet.

Металлографический микроанализ.

Микроанализ – исследование структуры металла с помощью микроскопа, то есть при больших увеличениях. Микроанализ позволяет определить структурные составляющие металлов и сплавов в литом, отожженном состоянии, а также после различной термической обработки. При этом можно установить качество металла, наличие в нем включений, величину, форму и ориентацию зерен, состояние границ зерен и другие элементы структуры. Микроанализ состоит из следующих этапов:

1) приготовление микрошлифов (шлифование и полирование);

2) травление микрошлифов (выявление микроструктуры);

3) исследование микроструктуры металлов и сплавов под микроскопом.

Приготовление микрошлифов. Наиболее удобным микрошлифом является цилиндр диаметром 12-15 мм и высотой 15-20 мм или кубик (параллелепипед) аналогичных размеров. Изучаемая поверхность микрошлифа должна быть плоской и блестящей (зеркальной). Поэтому вначале производится заторцовка (заточка) образца, затем образец шлифуют на наждачной бумаге, сначала грубозернистой, затем на мелкозернистой. После шлифования микрошлиф полируют, добиваясь зеркального блеска на его подготавливаемой плоской поверхности.

Полированный микрошлиф металла в нетравленом виде под микроскопом имеет вид светлого круга. В случае наличия в металле неметаллических включений (оксидов, сульфидов и т.д.), они видны под микроскопом и без травления шлифа. Этот прием применен, например, при изучении форм графитовых включении в серых (графитных) чугунах.

Для выявления структуры металла шлиф нужно после полирования подвергнуть травлению в соответствующем химическом реактиве. В результате травления поверхность микрошлифа приобретает микрорельеф, поскольку различные структурные составляющие сплава растворяются в реактиве с различными скоростями. Благодаря микрорельефу поверхности, при освещении микрошлифа в микроскопе различные структурные составляющие сплава окажутся визуально различными, что обеспечивает наблюдателю возможность изучения микроструктуры сплава.