JANUSZ STABLA

WYDZIAŁ BUDOWY MASZYN

KIERUNEK MECHANIKA ST.DZ.INŻ.

SEMESTR 2 GRUPA 2

GODZ.12.¹⁵-14.⁰⁰

SPRAWOZDANIE Z METALOZNAWSTWA

ĆWICZENIE NR 2

BADANIA MAKROSKOPOWE.

1. CEL ĆWICZENIA:

Celem ćwiczenia jest badanie struktury materiału okiem nieuzbrojonym lub za pomocą lupy o kilkakrotnym powiększeniu w celu orientacyjnego wad procesu technologicznego, a więc wad odlewniczych, spawalniczych, przeróbki plastycznej itp.

2. WIADOMOŚCI WSTĘPNE:

Badania makroskopowe przeprowadza się nieuzbrojonym okiem lub pod niewielkie powiększeniem nie przekraczającym 3OX, bądź bezpośrednio na powierzchni metalu, bądź na przełomach lub na specjalnie przygotowanych przekrojach badanego elementu.

Makroskopowe badania umożliwiają:

-wykrywanie wad materiału w przedmiotach odlewanych tj. pęcherze gazowe, zażużlenia, jamy skurczowe, rzadzizny, pęknięcia, zapiaszczenia powierzchni,

-wykrywanie wad w przedmiotach obrabianych cieplnie- pęknięć hartowniczych,

-ujawnianie błędów w przedmiotach obrabianych plastycznie tj. zawalcowania, zakucia, podpowierzchniowe skupiska wtrąceń niemetalicznych, pęknięcia,

-wykrywanie pęknięć szlifierskich na powierzchniach szlifowanych,

-wykrywanie wad w przedmiotach spawanych, zgrzewanych lub lutowanych

i określenie jakości połączeń,

-analizę powierzchni złomów,

-analizę uszkodzeń eksploatacyjnych materiałów,

-analizę zmian strukturalnych wywołanych obróbką cieplną lub cieplnochemiczną np. określenie grubości warstwy zahartowanej, nawęglonej, odwęglonej,

-analizę budowy metali i stopów- wielkości i kształtu poszczególnych ziarn,

-określenie struktury pierwotnej, włóknistości, linii zgniotu i innych cech budowy, charakterystycznych dla określonych technik wytwarzania, a więc sposobu wykonania danego przedmiotu (odkuwka, odlew).

Bardzo ważnym zastosowaniem praktycznym badań makroskopowych jest badanie złącz spawanych.

Za pomocą tych badań można wykryć:

-błędy kształtu geometrycznego i wymiarów poprzecznych spoiny,

-wady budowy spoiny (rozlewy i nawisy, brak przetopu, podtopienia, wycieki, przyklejenia),

-nieciągłości metalu spoiny i złącza (porowatość, pęknięcia, zażużlenia).

3. PRZEBIEG ĆWICZENIA:

Do wykonania ćwiczenia użyto stali o niskiej zawartości węgla.

Pierwszą czynnością w ćwiczeniu było wyszlifowanie powierzchni badanych próbek.

1. badanie grubości strefy nawęglonej:

Wyszlifowany wałeczek płucze się w wodzie, a następnie wykonuje się trawienie badanego elementu w NATALK-4% roztworze kwasu azotowego, po czym osusza się element.

W wyniku tego badania można określić grubość strefy nawęglonej, która jest widoczna na badanej próbce jako warstwa o brunatnej barwie, znajdująca się na obrzeżach walca.

2. badanie połączenia spawanego:

Badana próbka jest przekrojem przez dwa materiały połączone połączeniem spawanym. Pierwszą czynnością jest wyszlifowanie badanej powierzchni materiału, a następnie należy wytrawić go w NITALU. Kolejną czynnością jest wysuszenie próbki badanego materiału.

Przed przeprowadzeniem badania materiał jest jednolitej barwy, więc nic o nim nie można powiedzieć. Zmiany ujawniają się dopiero po przeprowadzeniu wytrawienia materiału, gdyż ujawnia się spoina spawana.

Na próbce badanego materiału uwidaczniają się dwie strefy:

-strefa przetopu,

-strefa przegrzania.

Strefa przetopu uwidoczniła się wewnątrz spoiny, natomiast strefa przegrzania znajduje się na zewnątrz spoiny (ciemniejsza warstwa).

3. próba Baumana:

Próbę Baumana stosuje się do ujawnienia miejsc bogatszych w siarkę w wyrobach stalowych.

Przebieg próby:

Na początku papier fotograficzny bromosrebrowy należy przez około 5 minut moczyć w 5% H₂SO₄, a następnie kładzie się go wyszlifowaną powierzchnią na papierze fotograficznym i silnie dociska.Za pomocą kwasu siarkowego zawartego w papierze , wtrącenia siarczków żelaza i manganu wywołują reakcję bromku srebra na brązowy siarczek srebra.

FeS + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂S

MnS + H₂SO₄ = MnSO₄ + H₂S

2AgBr +H₂S = 2HBr + Ag₂S

Po pięciu minutach papier wydobywa się z pod docisku i umieszcza się go na około 10 minut w utrwalaczu fotograficznym U2.

Ciemne punkty, które są widoczne na zdjęciu odpowiadają rozmieszczeniu siarki na powierzchni próbki.

Badania kątownika

Miejsca ciemne-wytrącenie siarki.

Siarka zmniejsza wytrzymałość.W kątownikach miejscami w których wymaga się dużej wytrzymałości są końce ramion. W badanej próbce mamy korzystny rozkład siarki.

Badania makroskopowe przykładowych próbek

Odlew żeliwny tłoka hamulcowego

Wykryta wada -jama skurczowa

PN-66/H-83105/403

Pustka w masie metalu

Obejma z żeliwa steroidalnego

Wada-pęcherze powietrza

PN-66/H 83105/402

Pustka w masie metalu o kształtach kulistych kołowatych i gładkich ściankach.

Zły system odpowietrzania. Należy zwiększyć ilość powietrza, usprawnić system odpowietrzania.

Fragment blachy

Płyty-żeliwo steroidalne

Wada-gęste zgrupowanie

PN-66/H 83105/4031

4. WNIOSKI:

Badania makroskopowe połączenia spawanego umożliwiają określenie jakości złącza i strefy przegrzania, która w znaczny sposób wpływa na obniżenie wytrzymałości na korozję- szczególnie w pobliżu połączeń.

Próba Baumana umożliwia wskazanie w przedmiocie miejsca wzbogaconego w siarkę, dzięki czemu można określić jego najsłabszy punkt.

Dzięki badaniu makroskopowemu- dzięki trawieniu w NIKOTALU można określić, czy warstwa nawęglana jest wystarczająco gruba, aby własności mechaniczne odpowiadały wymaganiom.

Zaletą badań makroskopowym jest to, że są stosunkowo łatwe do przeprowadzenia. Ponadto można dzięki nim w znacznym stopniu określić jakość wykonania oraz najsłabsze miejsca pod względem wytrzymałości.

Wadą badań makroskopowych jest konieczność zniszczenia badanego elementu.

---