Laboratorium z Materiałoznawstwa
Grupa	Nr ćwiczenia		Data		Politechnika Świętokrzyska
21 M	01		02-11-1998
Badania Makroskopowe
Wykonał		Ocena		Data		Podpis
Borek Rafał

Wstęp teoretyczny

Badania makroskopowe przeprowadza się gołym okiem przy powiększeniu najwyżej 30 krotnym. Służą on głównie do oceny jakości materiałów i są powszechnie stosowane do kontroli jakości gotowych wyrobów i półfabrykatów. Celem tych badań jest wykrycie wszelkich nieciągłości materiału oraz niejednorodności chemicznych lub strukturalnych. Obserwacji poddaje się naturalne powierzchnie wyrobów lub odpowiednio przygotowane przełomy, albo powierzchnie wyszlifowane i wytrawione odpowiednimi odczynnikami. W zależności od tego czego chcemy się dowiedzieć o próbce należy odpowiednio przygotować badany materiał i zastosować prawidłowy odczynnik.

Do najczęściej stosowanych badań makroskopowych zaliczmy:

1. badanie przełomów - wykorzystująca fakt, że wszelkie zanieczyszczenia oraz nieciągłości wewnętrzne powodują osłabienie przekroju i mogą być ujawnione na powierzchni przełomu.

2. Badanie wyszlifowanych powierzchni - które jest związane z wytrawieniem powierzchni przecięcia. Bardzo ważnym elementem tych badań jest odpowiednie przygotowanie badanego materiału. Badania te można podzielić na:

1. próbę głębokiego trawienia jest najczęściej stosowana do badania przekrojów poprzecznych rygli, grubych prętów walcowanych, kutych lub prasowanych. Ujawnia ona ślady jamy skurczowej, rzadzizny, niezgrzane pęcherze, skupiska wtrąceń niemetalicznych, pęknięcia, płatki śnieżne oraz dendryty lub kierunek przebiegu włókien. Jako odczynnik stosuje się mieszaninę kwasów lub odczynnik Jacewicza.

2. Badanie makrosegregacji fosforu - stosuje się do ujawnienia struktury pierwotnej, włóknistości . Odczynnikami stosowanymi są odczynniki Heyna, Anczyca, Oberhoffera.

3. Badanie makrosegregacji siarki - wykrycie rozkładu siarki jest próba Baumana.

4. Badanie linii płynięcia w żelazie - ujawnia w którym miejscu została przekroczona granica plastyczności.

5. Badanie spoin - uwidocznienie poszczególnych warstw spoiny i strefy wpływu termicznego. Odczynnik Adlera.

3. Próba toczenia schodkowego - ujawnia rozkład wtrąceń niemetalicznych oraz różnego rodzaju nieciągłości na przekroju pręta.

4. Badanie ultradźwiękowe - wykrywa wady w materiale falami ultradźwiękowymi o częstotliwościach rzędu kilku MHz. Obraz ady otrzymuje się w formie impulsu na ekranie lampy oscyloskopu.

5. Badanie magnetyczne - wykrywanie wad powierzchniowych w materiałach ferromagnetycznych dzięki odchylaniu się w tych miejscach linii sił pola magnetycznego.

Przebieg ćwiczenia

1. Próba magnetyczna

Przebieg próby:

Na powierzchnie wyszlifowanej płyty materiału ferromagnetycznego wylewamy niewielką ilość oleje w którym znajdują się opiłki żelaza. Następnie do powierzchni przykładamy pole elektromagnetyczne, które powoduje takie ułożenie się opiłków, że można zobaczyć gołym okiem jakie wady są na badanej powierzchni.

My wykryliśmy dwie wady, których kształt i umiejscowienie przedstawiam na rysunku:

Jak widać na rysunku na badanej powierzchni wykryliśmy dwie wady, jedna w formie linii a druga w formie dwu przecinających się linii.

Badania magnetyczne należą do badań nie niszczących, tak więc badany detal może być dalej eksploatowany jeśli nie posiada wad które go z dalszego użytkowania dyskwalifikują. Badanie to jest szybkie nie wymaga dokładnego i pracochłonnego przygotowania próbek jednak można ją tylko stosować do materiałów ferromagnetycznych.

2. Próba Baumana

Jest to próba która mająca na celu wykrywanie makrosegregacji siarki. Efektem końcowym po tej próby jest klisza fotograficzna na której utrwalony zostaje rozkład siarki.

Przebieg próby:

Najważniejszym etapem w próbie Baumana jest odpowiednie przygotowanie badanej powierzchni. Przygotowanie to polega na uzyskaniu odpowiedniego zgładu po przez szlifowanie próbki na papierach ściernych. Szlifowanie zaczynamy od najgrubszego papieru a następnie przechodzimy na coraz drobniejszy za każdym razem myjąc próbkę, aby ziarno z grubszego papieru nie porysowało powierzchni i obracając próbkę o 90^o i szlifując do momentu zniknięcia rys po poprzednim papierze. Tak przygotowaną próbkę dokładnie myjemy, suszymy a następnie na przygotowaną powierzchnie nakłada się papier fotograficzny zanurzony uprzednio na kilka minut w 2÷5 % roztworze wodnym H₂SO₄, tak aby emulsja przylegała do metalu. Następnie papier fotograficzny płucze się w wodzie i utrwala. Obraz rozkładu siarki powstaje po przez reakcje zawartych w stali siarczków z kwasem i bromkiem srebra zawartym w emulsji.

Siarka jest pierwiastkiem nie pożądanym, gdyż jest krucha i działa osłabiająco na przedmiot w którym są jej duże ilości. Całkowite pozbycie się siarki z metalu byłoby zbyt kosztowne dlatego siarka występuje w metalach lecz są to śladowe ilości. Siarkę pozbywa się w procesie wielkopiecowym dodając do surówki CaO lub Mn który wiąże siarkę i wypływa na powierzchnie w postaci koksu.

Z pierwszej fotografii można wywnioskować, że w badany materiał zawiera duże ilości siarki, która jest widoczna na całym przekroju. Jak również trzy obszary w których siarka występuje w większych ilościach. Wynika z tego, że badana próbka została wykonana z materiału o niezbyt wysokich właściwościach wytrzymałościowych.

Na drugim zdjęciu siarka występuje nie na całym przekroju jak na pierwszej fotografii a w postaci płatków rozrzuconych po powierzchni materiału. W drugiej próbce zawartość siarki jest dużo mniejsza a cała jej zawartość została związana w płatki.

1

2

---