Металлографические исследования помогают оценить структуру сталей и сплавов и предсказать их поведение в различных эксплуатационных условиях. С помощью этой методики выявляют дефекты материалов. Ниже мы рассмотрим основные этапы металлографического анализа, его применения и значение для производства.
Что такое металлография
Металлография — это наука, которая изучает структуру металлов и сплавов на микро- и макроуровне с помощью различных методов анализа.
Основные виды металлографических исследований:
- Макроструктурный анализ — исследование структуры материала невооруженным глазом или при небольшом увеличении (с помощью лупы), что позволяет выявить крупные дефекты и особенности материала.
- Микроструктурный анализ — изучение структуры под микроскопом, где с помощью оптических и электронных методов можно увидеть микроскопические детали и выявить более тонкие характеристики материала.
В процессе металлографического анализа определяют:
- Форму и размер зерен, из которых состоит металл или сплав.
- Наличие и характер неметаллических включений.
- Присутствие дефектов, таких как трещины, поры и другие несплошности.
- Тип и распределение фаз в сплаве.
- Степень однородности структуры.
- Характер термической обработки.
Металлографические исследования активно применяют в различных отраслях промышленности, включая металлургию, машиностроение, авиастроение и другие.
Этапы металлографического исследования
Подготовка образцов
Процесс металлографического анализа начинается с подготовки образцов. Этот этап имеет важное значение для получения точных и достоверных результатов.
Подготовка образцов включает:
- Выбор образца. Для исследования выбирают образцы, которые отражают свойства всего материала. Это могут быть участки с возможными дефектами или с наиболее типичной структурой.
- Вырезка образца. На этом этапе используют отрезные станки или электроэрозионные установки для аккуратного вырезания образца с минимальными повреждениями. Важно, чтобы форма образца была удобной для последующей обработки и анализа.
- Механическая обработка. С помощью шлифовальных машин и абразивных материалов, таких как наждачная бумага, образец доводят до нужной формы и размеров. Шлифовка должна быть равномерной, без появления царапин и других дефектов.
- Полировка. После шлифовки поверхность образца полируют, используя специальные полировочные пасты. Это позволяет получить гладкую поверхность, которая обеспечит хорошее качество изображения при микроскопическом анализе.
- Контроль качества. Проверяют, нет ли на образце дефектов, таких как царапины или неровности. При необходимости производят дополнительную полировку для достижения идеальной поверхности.
- Травление. Для выявления микроструктуры образец подвергают травлению — химическому или электролитическому. Это позволяет получить разные оттенки на поверхности образца, соответствующие различным фазам и структурным особенностям материала.
Проведение исследования
Основное оборудование для металлографического анализа — оптический микроскоп отраженного света. В зависимости от целей исследования могут использоваться разные методы микроскопии. Рассмотрим два наиболее распространенных — исследование в светлом и в темном поле.
Исследование в светлом поле
Базовый и наиболее часто используемый метод металлографического анализа. В этом режиме микроскоп освещает объект исследования сверху, и свет отражается от поверхности образца. Созданное в результате увеличенное изображение показывает структуру металла в светлых тонах на темном фоне.
Преимущества метода:
- Общая оценка структуры. Светлое поле позволяет исследовать крупные структурные элементы: зерна, границы фаз и крупные включения. А также увидеть дефекты (поры, трещины и пустоты), которые могут присутствовать в структуре металла.
- Простота и доступность. Метод является наиболее распространенным и используется в большинстве металлографических лабораторий благодаря своей простоте и высокой эффективности.
- Контрастирование. Использование фазового контраста или дифференциального интерференционного контраста помогает выделить мелкие детали структуры, такие как границы зерен или дефекты, которые могут быть невидимы при обычном освещении.
Исследование в светлом поле обычно используют для анализа зернистой структуры металлов и сплавов. С его помощью оценивают качество сплавов и выявляют дефекты (трещины, поры, шлаковые включения) и анализирую распределения фаз и границ зерен в материалах.
Исследование в темном поле
Используют для выявления деталей, которые трудно рассмотреть в светлом поле из-за их низкой контрастности или размера. В темном поле микроскоп освещает образец сбоку, и свет рассеивается от неровностей поверхности образца. Это создает изображение структуры в темных тонах на светлом фоне.
Преимущества метода:
- Выявление мелких деталей. Метод позволяет обнаружить мелкие дефекты и особенности структуры, такие как границы зерен, микротрещины или включения, которые плохо видны в светлом поле.
- Лучший контраст для высокоотражающих материалов. Темное поле идеально подходит для исследования образцов, обладающих высокой отражающей способностью.
- Отличие от светлого поля. Темное поле помогает выделить те участки структуры, которые могут быть слишком мелкими или иметь слабый контраст в светлом поле.
Метод применяют для детального анализа структуры высококачественных сплавов или металлов с мелкозернистой структурой.
Цель металлографического анализа
Металлографические исследования позволяют:
- Оценить качество материалов, выявляя трещины, поры или включения, которые могут существенно повлиять на прочностные характеристики.
- Определить структуру сплавов, оценить их механические и физические свойства.
- Изучить поведение материала при эксплуатации, в том числе его изменения после термической обработки, охлаждения и других технологических процессов.
На ПЗПС металлографические исследования обязательны при производстве следующих сталей:
- Коррозионностойкие стали марок 10Х17Н13М3Т, 12Х18Н9, 12Х18Н10Т, которые активно применяют в химической, нефтехимической и пищевой промышленности.
- Низкоуглеродистые стали, включая марки 08КП, 08ПС.
- Углеродистые стали У8А, У10А, 65Г, 70С2ХА, 70, 60С2А, которые применяют в производстве автомобильных деталей и других элементов, требующих высокой прочности.
Кроме того, на предприятии активно применяют этот метод для работы с такими материалами, как:
Особенно важен металлографический анализ при разработке новых марок сталей и сплавов и при совершенствовании технологических процессов, что является неотъемлемой частью деятельности НИЦ ПЗПС.
На ПЗПС вы можете купить холоднокатаную ленту из нихрома, низкоуглеродистой стали по ГОСТ 503-81, прецизионные сплавы 27КХ, 49К2ФА-ВИ и другие, а также аналоги зарубежных сплавов. Применение новейшего оборудования для металлографического анализа позволяет нам проводить исследования на высшем уровне и с высокой точностью и гарантировать стабильное качество и соответствие продукции международным стандартам.
.png)
