Metody badań właściwości

metali

autorzy:

Lesław Wąsowicz

Norbert Śledź

I rok Zarządzanie i marketing

25 czerwca 2007

Akademia Górniczo-Hutnicza

Wydział Zarządzania

SPIS TREŚCI

SPIS TREŚCI

Spis treści

1

Wstęp

3

2

Podział metali i opis poszczególnych stopów

3

2.1

Metale żelazane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

2.1.1

Układ żelazo-węgiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

2.1.2

Fazy i składniki strukturalne układu żelazo-węgiel i ich
własności

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

2.1.3

Stale stopowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

2.1.4

Wpływ gazów (azot i tlen) . . . . . . . . . . . . . . . .

6

2.2

Metale nieżelazne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

2.2.1

Stopy aluminium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

2.2.2

Stopy miedzi

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

2.2.3

Stopy niklu i kobaltu . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

2.2.4

Stopy tytanu

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

2.2.5

Stopy niobu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

3

Metody badań właściwości mechanicznych

10

3.1

Próba wytrzymałości na rozciąganie . . . . . . . . . . . . . . .

10

3.2

Badanie twardości . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

3.2.1

Metoda Brinella . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

3.2.2

Metoda Rockwella

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12

3.2.3

Metoda Vickersa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12

3.2.4

Metoda Poldi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12

3.2.5

Skleroskop Shore-a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

3.3

Badanie udarności

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

3.4

Badanie wytrzymałości zmęczeniowej . . . . . . . . . . . . . .

13

4

Metalografia

14

4.1

Jak dobrać odpowiedni przekrój . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

5

Analiza rentgenowska

15

5.1

Co nieco o promieniowaniu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

5.1.1

Co to jest RTG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

5.1.2

Oddziaływanie promieniowania RTG z materią . . . . .

16

5.2

Rentgenowska analiza chemiczna

. . . . . . . . . . . . . . . .

17

5.3

Metody Rentgenowskiej analizy strukturalnej

. . . . . . . . .

17

5.3.1

Precyzyjny pomiar stałych sieciowych (parametrów sieci) 18

5.3.2

Jakościowa analiza fazowa . . . . . . . . . . . . . . . .

18

5.3.3

ilościowa analiza fazowa

. . . . . . . . . . . . . . . . .

18

1

SPIS TREŚCI

SPIS TREŚCI

5.4

Badania monokryształów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18

5.4.1

Pomiary wielkości kryształów . . . . . . . . . . . . . .

19

5.4.2

Pomiary naprężeń . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

5.4.3

Wyznaczanie uprzywilejowanych orientacji (tekstura) .

19

6

Mikroskop elektronowy

19

6.1

Budowa i działanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

6.2

Techniki badawcze

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21

7

Elektronowy mikroskop skaningowy

22

8

Parę słów na koniec

23

2

2

PODZIAŁ METALI I OPIS POSZCZEGÓLNYCH

STOPÓW

1

Wstęp

Niniejszy referat jest o metalach. Początkowo przedstawiony zostanie po-
dział metali, wraz z opisem niektórych co ważniejszych stopów, a następnie
metody badań ich właściwości mechanicznych. Na końcu przedstawię meto-
dy badań rentgenograficznych, wraz z opisem zjawisk i sposobów działania
poszczególnych urządzeń wykorzystywanych w tej dziedzinie.

2

Podział metali i opis poszczególnych sto-
pów

Metal jest krystalicznym materiałem posiadającym wiązania metaliczne. Pod-
stawowym podziałem w dzienie metali jest podział, ze względu na występo-
wanie żelaza, na metale:

• żelazne

• nieżelazne

2.1

Metale żelazane

Żelazo jest metalem, który znalazł największe zastosowanie w technice. Przy-
czyniło się do tego to, iż występuje w przyrodzie w dość dużych ilościach
(około 5% w skorupie ziemskiej), oraz własności jego stopów z węglem -
możliwości zmiany własności przez przeróbkę cieplną.

Metoda jaką stal zostaje otrzymana ma wpływ na jej jakość oraz wiąże

się ze sposobami oczyszczania jej z domieszek. W chwili obecnej stal jest
produkowana w konwertorach tlenowych. Stale o wysokiej jakości wytwarza
się w piecach elektrycznych łukowych lub indukcyjnych. Stale o najniższe
jakości wytapia się w konwertorach powietrznych. W zależności od sposobu
odtlenienia stale dzieli się na:

• uspokojone

• półuspokojone

• nieuspokojone

3

2.1

Metale żelazane

2

PODZIAŁ METALI I OPIS POSZCZEGÓLNYCH

STOPÓW

2.1.1

Układ żelazo-węgiel

Wykres Fe-Fe3C (rysunek 1) odzwierciedla równowagę fazową w stalach i
surówkach białych. Wszystkie punkty charakterystyczne wykresu oznaczono
dużymi literami alfabetu.

Rysunek 1: Wykres układu równowagi fazowej F e − F e

3

C (opis fazowy)[4].

Odmiany alotropowe żelaza wykazują zdolność rozpuszczania węgla za-

leżną od temperatury, przy czym maksymalna rozpuszczalność występuje w
temp. przemian: perytektycznej, eutektycznej, eutektoidalnej. Roztwór węgla
w wysoko temp. odmianie Fe-α zwanej ferrytem δ , może rozpuścić maksy-
malnie 0,09% C w temp. przemiany perytektycznej 1495

◦

C. Roztwór węgla

w odmianie Fe-γ (austenit) rozpuszcza maksymalnie 2,11% C w temp. prze-
miany eutektycznej 1148

◦

C. Roztwór węgla w nisko temp. odmianie Fe-α

zwanej ferrytem α, rozpuszcza maksymalnie 0,0218% C w temp. przemiany
eutektoidalnej 727

◦

C.

4

2.1

Metale żelazane

2

PODZIAŁ METALI I OPIS POSZCZEGÓLNYCH

STOPÓW

2.1.2

Fazy i składniki strukturalne układu żelazo-węgiel i ich wła-
sności

Ferryt - jest roztworem stałym, międzywęzłowym węgla w żelazie α, wy-

stępuje również jako oddzielny składnik strukturalny występujący w
stalach podeutektoidalnych. Ferryt γ jest roztworem stałym węgla w
wysokotemperaturowej odmianie żelaza α- wykazuje większą rozpusz-
czalność węgla niż ferryt α.

Austenit - roztwór stały, międzywęzłowym węgla w Fe-δ o maksymalnej

rozpuszczalności węgla 2,11%. Większa rozpuszczalność węgla wiąże się
z kulistym kształtem luk oktaedrycznych.

Perlit - eutektoid o zawartości 0,77% C. Powstaje w wyniku przemiany eu-

tektoidalnej, która zachodzi w temp. 727

◦

C. Jest zbudowany na prze-

mian z płytek ferrytu i cementytu o stosunku 7:1.

Ledeburyt - jest mieszaniną eutektyczną austenitu i cementytu. Powstaje z

roztworu ciekłego o zawartości 4,3% C. Jest składnikiem strukturalnym
surówek białych.

Cementyt - jest węglikiem żelaza o strukturze rombowej. Zawiera 6,67%

masy węgla.

2.1.3

Stale stopowe

Stale stopowe które są używane w technice nie są czystymi stopami żelaza
z węglem - zawierają pewne ilości dodatków. Dodatek stopowy to pierwia-
stek, który wprowadzany jest celowo w odpowiedniej ilości w celu polepszenia
struktury i właściwości stali.

Stale węglowe zawierają oprócz węgla inne dodatki, takie jak: Mn, Si, Al,

S, P czy O. Węgiel wpływa bardzo korzystnie na własności żelaza zwiększając
jego wytrzymałość. Stale stopowe dzielimy na:

• stale kontstrukcyjne stopowe

• stale narzędziowe stopowe

• stale o szczególnych własnościach chemicznych i fizycznych

– nierdzewiejące i kwasoodporne

– żaroodporne i żarowytrzymałe

– o szczególnych własnościach magnetycznych

5

2.2

Metale nieżelazne

2

PODZIAŁ METALI I OPIS POSZCZEGÓLNYCH

STOPÓW

2.1.4

Wpływ gazów (azot i tlen)

Gazy - azot i tlen występują w stali w niedużych ilościach, a ich zawartość
zależy w dużym stopniu od sposobu wytapiania stali. W stali będącej w
stanie stałym gazy mogą występować w kilku postaciach:

• w stanie wolnym, skupiając się w różnych nieciągłościach wewnątrz

metalu (najczęściej tworzą tzw pęcherze)

• mogą być rozpuszczone w żelazie α

• tworzą związki (azotki ,tlenki ), występujące w stali jako tzw wtrącenia

niemetaliczne.

Rozpuszczalność gazów i węgla w żelazie a jest niewielka. Zważywszy jed-

nak, że maleje ona bardzo wyraźnie w miarę obniżania się temperatury stali,
to w warunkach zwykłego chłodzenia (przy braku równowagi) po walcowaniu
lub kuciy tworzy się w stali przesycony roztwór stały gazów i węgla w żelazie
α. Odkształcenia plastyczne takiego roztwory przesyconego i następujące po
nim nagrzewanie do niewysokiej temperatury nadaje stali wyraźną kruchość
w skutek zachodzących procesów starzenia. Ujawni się to przede wszystkim
w pogorszeniu wskaźnika ciągliwości i większej kruchości na zimno. Bardzo
skutecznym sposobem zmniejszania ilości gazów i wtrąceń niemetalicznych
w metalu jest wytapianie lub odlewanie go w próżni. Można w ten sposób
otrzymać metal wyższej jakości o lepszych własnościach w skutek większej
czystości pod względem wtrąceń niemetalicznych prawie zupełnego braku
rozpuszczonych w metalu gazów : wodoru, azotu, tlenu.

2.2

Metale nieżelazne

Ze względu na sposób wytwarzania stopy metali dzieli się zwykle na odlewni-
cze oraz do obróbki plastycznej. Niektóre stopy mogą być stosowane zarówno
w postaci odlewów jak i w postaci przerobionej plastycznie. Stopy do prze-
róbki plastycznej nie zawierają zwykle eutektyki, która w tych drugich jest
korzystna. Stopy do przeróbki plastycznej zawierają mniej pierwiastków sto-
powych niż odlewnicze. W każdej z tych grup wyróżnia się stopy utwardzalne
i nieutwardzalne.

Do oznaczania stopów metali nieżelaznych stosowane są znaki i cechy.

Znak składa się z symboli chemicznych pierwiastków i liczb. Na początku
jest symbol osnowy, po którym następują symbole chemiczne dodatków sto-
powych w kolejności ich zmniejszającej się zawartości w stopie. Cecha stopu

6

2.2

Metale nieżelazne

2

PODZIAŁ METALI I OPIS POSZCZEGÓLNYCH

STOPÓW

nie jest jednoznacznie związana ze składem chemicznym.

2.2.1

Stopy aluminium

Atrakcyjność Al jest wynikiem: małej gęstości (2,7 Mg·m

3

), bardzo dobrej

plastyczności, dużej przewodności elektrycznej i cieplnej, dobrej odporności
na korozję i estetycznego wyglądu, znacznego umocnienia wydzieleniowego
niektórych stopów, dobrych własności odlewniczych niektórych stopów.
Charakteryzują się bardzo dobrą wytrzymałością względną (stosunek wytrzy-
małości na rozciąganie do masy). Są stosowane gdy istotnym czynnikiem jest
ciężar konstrukcji. Niekorzystną cechą jest ich niska temperatura topnienia
(660

◦

C) i w rezultacie szybki spadek własności mechanicznych ze wzrostem

temperatury.
Praktyczne zastosowania znalazły stopy odlewnicze Al z Si (siluminy), Cu i
Mg. Siluminy dzieli się na: podeutektyczne (4-10%Si), eutektyczne(10-13%Si),
nadeutektyczne (13-30%Si). Oznaczają się bardzo dobrą lejnością, niską tem-
peraturą odlewania. Ich wadą jest gruboziarnista struktura. Proces rozdrob-
nienia struktury to modyfikacja (np. przez szybkie chłodzenie).
Stopy do przeróbki plastycznej są zwykle wieloskładnikowe. Najbardziej zna-
ne stopy to durale (np. 4%Cu, 1%Mg, 1%Mn, Fe i Si poniżej 0,7%).

2.2.2

Stopy miedzi

Miedź ma bardzo dobrą przewodność cieplną i elektryczną, jest bardzo pla-
styczna i ma dobrą odporność na korozję. Wszystkie domieszki obniżają prze-
wodność miedzi. Dodatek 0,5-1% Cd (kadm) zwiększa wytrzymałość przy
niewielkim obniżeniu przewodności. Dlatego takie stopy stosowane są na na-
powietrzne przewody trakcyjne. Zwiększenie wytrzymałości czystej miedzi
przy niewielkim spadku przewodności jest możliwe przez odkształcenie pla-
styczne na zimno.

Stopy miedzi są cięższe od stali. Niektóre mają wysoką granicę plastycz-

ności, jednak z powodu dużej gęstości, ich wytrzymałość względna jest mniej-
sza niż stopów z Al. Charakteryzują się dobrą plastycznością, przewodnością
cieplną i elektryczną oraz odpornością na korozję.

Łatwość zmiany kolorów. Czysta miedź jest prawie czerwona, dodatek Zn

powoduje zabarwienie żółte, natomiast Ni srebrzyste. Stopy miedzi z cyn-
kiem są nazywane mosiądzami, z niklem miedzioniklami, z pozostałymi pier-
wiastkami - brązami. Zawartość dodatków stopowych są większe w stopach

7

2.2

Metale nieżelazne

2

PODZIAŁ METALI I OPIS POSZCZEGÓLNYCH

STOPÓW

odlewniczych niż do przeróbki plastycznej.

Stopy miedzi z Be (brom), Cr (chrom) i Zr (cyrkon) mogą być utwardza-

ne wydzieleniowo. Najczęściej jest stosowany brąz berylowy (duża wytrzy-
małość i sztywność, przy tarciu nie iskrzy). Rozpuszczalność Pb w Cu jest
bardzo mała. Pb poprawia skrawanie przez tworzenie się krótkiego wióra.
W większych ilościach, podczas przeróbki plastycznej na gorąco, w stalach
przerabianych plastycznie, ołów powoduje kruchość. W stopach odlewniczych
mogą zawierać do 40% Pb.

2.2.3

Stopy niklu i kobaltu

Własności Ni i Co są zbliżone do siebie. Stopy tych pierwiastków charak-
teryzują się bardzo dobrą odpornością na korozje i dużą wytrzymałością w
wysokich temperaturach (przy 40% Cu). Stopy zawierające 20-40%Cu są
nazywane monelami (dobra wytrzymałość i odporność na korozję). Wpro-
wadzenie do moneli pierwiastków Al i Ti prowadzi nawet do dwukrotnego
wzrostu wytrzymałości na rozciąganie.

Nadstopy są przeznaczone do zastosowań przy wysokich temperaturach

i dużych obciążeniach. Można wyróżnić trzy kategorie: na osnowie Ni, Fe i
Co-Ni. Najważniejszą grupę stanowią nadstopy w osnowie Ni. Krytycznym
parametrem stopów stosowanych w wysokich temperaturach jest odpornośc
na pełzanie. W celu wyeliminowania lub ograniczenia pełzania są stosowane
monokryształy lub materiały polikrystaliczne.

2.2.4

Stopy tytanu

Tytan posiada dużą odporność na korozję, dobrą wytrzymałość i plastycz-
ność oraz dobrą wytrzymałość w wysokich temperaturach. Charakteryzują
się bardzo dobrą wytrzymałością zwględną. Tworząca się na powierzchni Ti
warstwa TiO2 powoduje wspaniałą odporność na korozje poniżej 535

◦

C.

Najlepszą odporność na korozję ma czysty tytan. Z tego względu jest

stosowany na wymienniki ciepła oraz pompy dla przemysłu chemicznego i
petrochemicznego. Zanieczyszczenia znacznie podnoszą wytrzymałość Ti.

Ze względu na strukturę, można stopy Ti podzielić na stopy o strukturze

α, β i α + β . W tych pierwszych, po wyżarzaniu przy wysokich tempe-
raturach z zakresie fazy b z następnym oziębieniem, uzyskuje się strukturę
iglastą, natomiast po chłodzeniu z piecem struktura jest płytkowa. Ze stopów

8

2.2

Metale nieżelazne

2

PODZIAŁ METALI I OPIS POSZCZEGÓLNYCH

STOPÓW

β praktyczne zastosowanie znalazły stopy metastabilne. Wytrzymałość jest
efektem umocnienia lub starzenia metastabilnej fazy β. Przy odpowiednim
doborze pierwiastków stopowych można otrzymać stop, który przy tempera-
turze otoczenia ma strukturę dwufazową. Takie stopy mogą być obrabiane
cieplnie do wysokiej wytrzymałości.

2.2.5

Stopy niobu

Niob i jego stopy wykazują znaczną odporność na korozję nawet w stężonych
kwasach i stopionych solach metali alkalicznych. Ciekawą cechą jest odpor-
ność na promieniowanie, ponadto stopy mają dobre własności mechaniczne.

Własności niobu zależą w znacznym stopniu od czystości metalu. Nawet

nieznaczne ilości tlenu, azotu, węgla, wodoru powodują tworzenie się tlenków,
azotków, węglików; w następstwie tego polepszają się własności wytrzyma-
łościowe, a pogarszają plastyczne. W strukturze czystego niobu zanieczysz-
czenia można obserwować wyłącznie na granicach ziarn.

Własności wytrzymałościowe niobu można polepszyć przez obróbkę pla-

styczną na zimno. W celu przywrócenia własności plastycznych należy prze-
prowadzić wyżarzanie rekrystalizujące (1200-1250

◦

C). Powyżej tej tempera-

tury następuje rozrost ziarn, co z kolei obniża udarność.

Niob utlenia się już w temperaturze 200

◦

C. Szybkość utleniania gwałtow-

nie wzrasta powyżej 1000

◦

C, co spowodowane jest nie tylko spotęgowaniem

dyfuzji tlenu, ale i jakościowymi zmianami zachodzącymi w warstewce utle-
nionej. W temperaturze 1000-1100

◦

C zachodzi przemiana niskotemperaturo-

wej odmiany a tlenku N b

2

O

3

w wysokotemperaturową odmianę β. Powoduje

to wzrost naprężeń w warstewce, jej pękanie i odsłonięcie powierzchni metalu
(przyspieszone utlenianie niobu).

Znacznie lepsze własności posiadają jednak stopy niobu. Stopy niobu ze

względu na strukturę można podzielić na stopy o budowie jednorodnych roz-
tworów stałych (N bM o

4,5

; N bT a

33

Zr

1

) oraz o niejednorodnej budowie wie-

lofazowej (N bM o

5

W

15

Zr

1

; N bW

10

Zr

5

).

Stopy mają dobre własności mechaniczne do temperatury 1000

◦

C. W nie-

których stopach dobre własności mechaniczne oraz żarowytrzymałość zapew-
niają węgliki cyrkonu, tantalu lub tytanu, które występują w dużym rozdrob-
nieniu. Szczególną własnością niektórych stopów, np. stopów niobu z tanta-
lem, jest duża odporność na korozję nawet w stężonym kwasie azotowym i

9

3

METODY BADAŃ WŁAŚCIWOŚCI

MECHANICZNYCH

siarkowym.

Ze względu na swoje właściwości niob i jego stopy są stosowane do budo-

wy urządzeń próżniowych, katod, lamp rentgenowskich, aparatury chemicz-
nej, silników jonowych i plazmowych, części silników odrzutowych oraz w
reaktorach atomowych.

3

Metody badań właściwości mechanicznych

Celem badań właściwości mechanicznych jest ocena materiałów pod wzglę-
dem własności wytrzymałościowych i plastycznych. Znalazły one zastosowa-
nie w kontroli jakości w hutach i zakładach budowy maszyn. Można je skla-
syfikować np. na statyczne i dynamiczne, badanie przy temperaturze pokojo-
wej i podwyższonej. Badania statyczne mogą obejmować próbę rozciągania,
twardości, zginania, skręcania i ścinania; dynamiczne to próba zmęczenia.

3.1

Próba wytrzymałości na rozciąganie

Polega na powolnym rozciąganiu odpowiednio przygotowanej próbki w szczę-
kach maszyny wytrzymałościowej, która jest wyposażona w dynamometr (od-
czyt siły działającej na próbkę) i rejestrator. Na wykresach (przykład rysunek
2) można stwierdzić występowanie charakterystycznych punktów.

F

H

siła odpowiadająca granicy proporcjonalności. Jest to graniczna war-

tość siły zgodna z prawem Hooka E =

σ

. Granicę tą wyliczamy jako sto-

sunek R

h

=

F

h

S

0

. Następnym punktem F

e

H jest siła odpowiadająca granicy

sprężystości. Nazywamy tak maksymalne naprężenie, poniżej którego ma-
teriał odkształca się wyłącznie sprężyście i nie wykazuje odkształcenia pla-
stycznego. Oba określa się z próby rozciągania. Trzecim punktem jest granica
plastyczności R

e

l. Może ona wystąpić w sposób wyraźny lub nie. Przy wystą-

pieniu granicy plastyczności do zapoczątkowania odkształcenia plastycznego
konieczna jest wyższa siła, po czym metal odkształca się przy niższej sile. Taki
charakter przyjmują stale niskowęglowe. Z występowaniem wyraźnej granicy
plastyczności wiąże się zjawisko starzenia po zgniocie. Polega ono na ponow-
nym pojawieniu się w materiale wyraźnej granicy plastyczności , jeżeli po od-
kształceniu plastycznym zostanie odłożony na dłuższy okres czasu. Pojawia
się ona przy wyższych naprężeniach niż poprzednio. Re =

F e

S

0

. W przypadku

stali o większej zawartości węgla lub hartowanych, granica plastyczności nie
występuje. Określa się wtedy umowną granicę plastyczności. Maksymalna
wartość siły jest wykorzystywana do określenia wytrzymałości na rozciąga-
nie Rm =

F m

S

0

. Oprócz własności wytrzymałościowych z próby rozciągania

10

3.2

Badanie twardości

3

METODY BADAŃ WŁAŚCIWOŚCI

MECHANICZNYCH

Rysunek 2: Wykres rozciągania dla stali niskowęglowej [1]

można wyznaczyć własności plastyczne, wydłużenie i przewężenie (stosuje
się próbki znormalizowane). Wydłużenie określamy jako Ap =

(l

1

−l

0

)

l

0

· 100%.

Drugim parametrem cechującym plastyczność jest przewężenie. Im bardziej
plastyczny jest materiał tym cieńsza staje się próbka w miejscu zerwania
(tzw. szyjka).

3.2

Badanie twardości

Twardością nazywamy opór przeciw wciskaniu w materiał odpowiednio do-
branego wgłębnika (kulka lub ostrosłup). Do metod statycznych należą Bri-
nella, Rockwella, Vickersa, a do dynamicznej Poldi.

3.2.1

Metoda Brinella

Polega na wciskaniu w materiał kulki stalowej o średnicy D=10; 5; 2,5 lub 1
mm, przy zastosowaniu siły zależnej od kulki i twardości materiału zgodnie
z F = K · D

2

gdzie K jest współczynnikiem zależnym od twardości. Przy

właściwym doborze siły średnica odcisku powinna się mieścić w przedziale
od 0,25D do 0,6D. Liczba twardości określona jest jako:

11

3.2

Badanie twardości

3

METODY BADAŃ WŁAŚCIWOŚCI

MECHANICZNYCH

HB =

2F

πD

h

D −

√

D

2

− d

2

i

Granicą stosowalności jest twardość 450HB. Stosując kulki z węglików

spiekanych można mierzyć twardość do 600HB (odkształcenia kulki przy
450HB). Wadą jest konieczność stosowania mikroskopu lub lupy do odczyta-
nia średnicy. Liczbę twardości odczytuje się z odpowiednich tablic.

3.2.2

Metoda Rockwella

Jako wgłębnika używa się kulki stalowej o średnicy

1

16

cala lub stożka dia-

mentowego o kącie 120

◦

i promieniu zaokrąglenia 0,2 mm. W zależności od

niego odczytuje się twardość na odpowiedniej skali (stożek - skala C, kulka -
skala B). Obciążenie całkowite przy stożku wynosi 150kG, a przy kulce jest
równe 100 kG. Miarą twardości jest głębokość wniknięcia wgłębnika. Liczbę
twardości odczytuje się bezpośrednio z aparatu.

3.2.3

Metoda Vickersa

Wgłębnikiem jest diamentowy ostrosłup czworokątny o kącie dwuściennym
136

◦

, który jest wciskany siłą 50, 100, 200, 300, 500, 1000 N. Liczbę twar-

dości obliczamy jako stosunek siły nacisku do pola powierzchni odcisku.
HV =

F
A

= 1, 8544F/a

2

(a - średnia arytmetyczna obu przekątnych odci-

sku). Pomiaru dokonuje się za pomocą mikroskopu, który jest wyposażony w
licznik umożliwiający bezpośredni odczyt. Liczba twardości nie zależy od za-
stosowanego obciążenia, gdyż odciski wykazują podobieństwo geometryczne.
Na tej metodzie są oparte niektóre systemy pomiaru mikrotwardości.

3.2.4

Metoda Poldi

Należy do metod dynamicznych. Pomiaru dokonuje się za pomocą młotka
Poldiego. Kulka stalowa (D = 10mm) z jednej strony dotyka próbki, z drugiej
płytki wzorcowej o znanej twardości. Przez uderzenie młotkiem w trzpień,
dociskany sprężyną do płytki wzorcowej, powstają odciski na próbce i na
wzorcu. Wtedy HB

prbki

= k ∗ HB

wzorca

. Wartości k są zestawione w tabelach

dla różnych wartości Dw. Zaletą jest możliwość pomiaru twardości dużych
i ciężkich elementów, jak również przy wysokich temperaturach. Wadą jest
przybliżona wartość określonej liczby twardości.

12

3.3

Badanie udarności

3

METODY BADAŃ WŁAŚCIWOŚCI

MECHANICZNYCH

3.2.5

Skleroskop Shore-a

W niektórych przypadkach korzystniej jest stosować metodę odbiciową, gdyż
nadaje się do pomiaru bardzo twardych powierzchni, a pomiar nie zostawia
żadnych śladów. Miarą twardości jest wysokość odskoku bijaka spadającego
za stałej wysokości, którą odczytuje się ze stali. Sprawdzenie wskazań doko-
nuje się za pomocą płytek wzorcowych.

3.3

Badanie udarności

Własnością materiałów jest skłonność do kruchego pękania. Czynnikiem sprzy-
jającym jest wzrost szybkości odkształcenia . Skłonność ta jest widoczna w
warunkach obciążenia dynamicznego. Miarą odporności na pękanie jest udar-
ność (stosunek pracy do przekroju) KC =

K

S

0

.

Najistotniejszym elementem w próbce jest karb służący do umiejscowie-

nia przełomu. Najczęściej stosuje się karb typu U lub V. Próbki mają kształt
prostopadłościanu 10x10x55mm, na środku którego, jest nacięty karb. Prób-
kę umieszcza się na urządzeniu do łamania (w kształcie wahadła nazywanego
młotem Charpy’ego). Jego dużą zaletą jest łatwa regulacja energii przez wy-
sokość podniesienia młota. Mierząc kąt wychylenia wahadła po złamaniu
próbki łatwo wyliczyć energię pozostałą po złamaniu.

Istotnym elementem jest obserwacja przełomów. Można wyciągnąć wnio-

ski co do jakości materiału, wielkości ziarna, charakterze pękania. Przełom
kruchy jest transkrystaliczny i cechuje się płaskimi powierzchniami z szere-
giem uskoków, podczas gdy przełom ciągliwy jest bardzo rozwinięty i mię-
dzykrystaliczny.

3.4

Badanie wytrzymałości zmęczeniowej

Jest to odporność na pękanie w warunkach zmiennych naprężeń. Powodują
zniszczenie elementu, przy znacznie mniejszych naprężeniach niż przy działa-
niu jednostronnego naprężenia statycznego. Definicja wytrzymałości zmęcze-
niowej wynika z zależności między wielkością amplitudy naprężenia zmienne-
go a liczbą cykli wywołujących pęknięcie (krzywa Wohlera). Różne materiały
mogą się różnie zachowywać.

Wyznacza się ją najczęściej metodą obrotowo-zginającą. Próbka jest za-

mocowana w szczękach obracającej się głowicy, a drugi koniec jest obciążony
ciężarem (regulacja wielkości naprężeń). W wyniku obrotu znak naprężeń

13

4

METALOGRAFIA

zmienia się cyklicznie zgodnie z krzywą sinusoidalną. Do wykreślenia krzy-
wej Wohlera potrzeba użyć około 10 próbek, obniżając naprężenia i notując
liczbę cykli przy zerwaniu próbki.

Metoda ultradźwiękowa pozwala na skrócenie czasu trwania próby, gdzie

wykorzystuje się falę podłużną o częstotliwości < 18 kHz i zmiennej ampli-
tudzie.

Pęknięcie zmęczeniowe daje przełom o charakterystycznym wyglądzie.

Rozpoczyna się ono zwykle w pobliżu powierzchni. Miejscem zarodkowania
są nierówności powierzchni, wtrącenia niemetaliczne, obce fazy. Z chwilą po-
wstania zarodka następuje jego stopniowe rozprzestrzenianie (powierzchnia
przełomu jest gładka z wyraźnymi liniami frontu pękania - układają się kon-
centrycznie względem ogniska).

W celu uniknięcia pęknięć zmęczeniowych należy unikać w konstrukcjach

ostrych karbów, podcięć, powierzchnie powinny być gładkie i utwardzane.

4

Metalografia

Metalografia to nauka o wewnętrznej budowie materiałów metalicznych i
metodach ich badań. Ogólnie przyjęty podział metalografii jest następujący:

Ogólna - obejmuje problemy wspólne dla wszystkich zagadnień metalogra-
ficznych.

• definicję pojęć i terminologię

• mikroskopia metali

• dokumentację badań (publikacje, atalasy mikrostruktur)

• organizację i wyposażenie

Jakościowa - obejmuje badania mikroskopowe jakościowych własności struk-
tur

• wybór technik mikroskopowych wraz z kontrastowaniem mikr. płaskiej

• identyfikacja faz składników strukturalnych

• analiza i opis jakościowych cech mikrostruktury (np. jednorodność)

14

4.1

Jak dobrać odpowiedni przekrój

5

ANALIZA RENTGENOWSKA

Ilościowa - obejmuje bdania mikroskopowe ilosciowych własności mikrostruk-
tury

• opis mikrostruktury za pomocą parametrów geometrycznych (V

v

,S

v

)

• netody i techniki pomiarów parametrów geometrycznych.

• pomiar parametrów

Koputerowa - obejmuje:

• komputerowe modelowanie mikrostruktury

• komputerowa analiza obrazu

4.1

Jak dobrać odpowiedni przekrój

Metale są nieprzeźroczyste dla światła, w bezpośredniej obserwacji mikro-
skopowej jest dostępny płaski przekrój materiału zawierający mikrostrukturę
płaską. Dla materiałówz mikrostrukturą izometryczną, mikrostruktury pła-
skie w różnych przekroją są do siebie równoważne (zawierają taką samą ilość
informacji). Dlatego jadną mikrostrukturę płaską w odpowiednio wybranym
przekroju materiału przyjmuje się za reprezentatywną.

5

Analiza rentgenowska

5.1

Co nieco o promieniowaniu

5.1.1

Co to jest RTG

Promieniowanie rentgenowskie jest promieniowaniem elektromagnetycznym
o długości fali od 5 pm do 10 nm, a więc mieści się w widmie elektroma-
gnetycznym pomiędzy promieniowaniem nadfioletowym a promieniowaniem
gamma. Mogą być wytwarzane do celów badawczych w: lampach rentgenow-
skich i synchrotronach, a w przyrodzie występuje jako składnik promienio-
wania kosmicznego.

W lampach promieniowanie powstaje w wyniku oddziaływania rozpędzo-

nych w polu elektrycznym elektronów pierwotnych z materiałem anody. Wid-
mo tak powstającego promieniowania rentgenowskiego składa się z widma
ciągłego (białego lub widmem hamowania) oraz widma charakterystycznego
(liniowego).

15

5.1

Co nieco o promieniowaniu

5

ANALIZA RENTGENOWSKA

Widmo ciągłe powstaje wskutek hamowania elektronów pierwotnych i

przemiany ich energii w energię fali elektromagnetycznej zgodnie ze wzorem:

∆E = hν

gdzie: ∆E - zmiana energii elektronów pierwotnych
h - stała Planca
ν - częstotliwość powstającej fali (promieniowania)

Widmo ciągłe jest promieniowaniem nie mającym ściśle określonej długo-

ści fali ale zawiera fale z całego zakresu długości powyżej minimalnej wartości
zwanej krótkofalową granicą widma (λ

KGW

). Fala o minimalnej długości po-

wstaje gdy elektron pierwotny w wyniku zderzenia z anodą całkowicie utraci
swoją energię.

Widmo charakterystyczne powstaje w wyniku zmiany energii towarzy-

szącej ich przeskokom pomiędzy powłokami w atomach materiału anody. Są
one spowodowane wybijaniem powłok elektronowych przez elektrony pier-
wotne oraz zajmowaniem ich miejsc przez elektrony z powłok elektronowych
o wyższej energii czemu towarzyszy emisja energii w postaci fali elektroma-
gnetycznej.

Widmo charakterystyczne jest promieniowaniem o ściśle określonych dłu-

gościach fali zwanych (liniami) charakterystycznymi. Długości te zależą od
budowy atomów materiału z jakiego wykonana jest anoda lampy. W rentge-
nowskiej analizie strukturalnej najczęściej wykorzystuje się promieniowanie
o długości fali z przedziału 10 do 50 pm. Na anody lamp rentgenowskich
stosuje się najczęściej:

chrom

długość fali dla najmocniejszej linii Kα

λ

Kar

= 2, 2909

żelazo

długość fali dla najmocniejszej linii Kα

λ

Kar

= 1, 9373

kobalt

długość fali dla najmocniejszej linii Kα

λ

Kar

= 1, 7902

miedź

długość fali dla najmocniejszej linii Kα

λ

Kar

= 1, 5418

molibden

długość fali dla najmocniejszej linii Kα

λ

Kar

= 0, 7107

5.1.2

Oddziaływanie promieniowania RTG z materią

Rejestrowanie i analiza efektów oddziaływania promieniowania rentgenow-
skiego z materią pozwala na określenie zarówno składu chemicznego i składu
fazowego jak i badania struktury krystalicznej materiałów, a także obserwa-
cje radiologiczne. Metody te opierają się na analizie zjawisk towarzyszących
temu oddziaływaniu, którymi są:

16

5.2

Rentgenowska analiza chemiczna

5

ANALIZA RENTGENOWSKA

• absorpcja - czyli osłabienie natężenia promieniowania przy przejściu

promieniowania przez materię zgodnie ze wzorem:

J = J

0

· e

−µ

m

·d

gdzie:
I

0

częstość liczby fotonów padających na absorbent

I oczekiwana liczba fotonów przechodzących przez warstwę absorbenta
µ

m

- całkowity masowy współczynnik absorpcji

d masa powierzchniowa

• fluorescencja - czyli emitowanie przez materię własnego charaktery-

stycznego promieniowania rentgenowskiego wzbudzonego przez promie-
niowanie pierwotne

• dyfrakcja - czyli spójne rozproszenie promieniowania na atomach ciała

krystalicznego oraz jego interferencja (wzmocnienie). Warunkiem zaj-
ścia dyfrakcji jest spełnienie prawa Bragga opisanego wzorem:

nλ = 2d

hkl

· sinθ

gdzie:
n - rząd odbicia
λ - długość fali promieniowania
d

hkl

- odległość między płaszczyznami krystalograficznymi

θ - kąt odbłysku

5.2

Rentgenowska analiza chemiczna

Spektometria rentgenowska wykorzystuje zjawisko fluorescencji do oznacza-
nia składu chemicznego. Polega na wzbudzeniu w materiale charakterystycz-
nego promieniowania pierwiastków wchodzących w jego skład. To promienio-
wanie jest kierowane na monokryształ pełniący funkcję analizatora. Kąt ja-
kiemu promieniowanie ulegnie dyfrakcji na monokrysztale zależy od długości
fali. Dokonując pomiaru tego kąta oraz znając odległość między płaszczyzno-
wą można na postawie równania Bragga obliczyć długość fali. Porównuje się
ją z wzorcami i odczytuje pierwiastek. Pomiar natężenia pozwala na określe-
nie jego zawartości w materiale.

5.3

Metody Rentgenowskiej analizy strukturalnej

Większość metod opiera się na tym, że każda faza daje swój własny obraz
dyfrakcyjny składający się z zestawu linii dyfrakcyjnych odpowiadających

17

5.4

Badania monokryształów

5

ANALIZA RENTGENOWSKA

poszczególnym rodzinom równoległych płaszczyzn krystalograficznych.

5.3.1

Precyzyjny pomiar stałych sieciowych (parametrów sieci)

Dyfrakcja na poszczególnych płaszczyznach krystalograficznych prowadzi do
uzyskania efektów w postaci szeregu linii dyfrakcyjnych. Kątowe położenie
tych linii pozwala na wyznaczenie z równania Bragga wartości odległości
między płaszczyznowych. Na podstawie zależności z krystalografii można dla
każdej linii oddzielnie wyznaczyć wartość parametru sieci. Są tym dokład-
niejsze im większy był kąt Bragga.

5.3.2

Jakościowa analiza fazowa

Każda faza polikrystaliczna daje właściwy sobie rentgenogram z ch-m. poło-
żeniem i natężeniem linii dyfrakcyjnych. Faza występując w mieszaninie faz
daje swój ch-ny rentgenogram niezależnie od innych faz z nią występujących.
Identyfikacja fazy następuje gdy zostanie znaleziony wzorcowy rentgenogram.

5.3.3

ilościowa analiza fazowa

Zawartość procentową fazy w mieszaninie można określić przez pomiar inten-
sywności linii dyfrakcyjnych pochodzących od tej fazy. Na podstawie analizy
warunków dyfrakcji można wyznaczyć wartości współczynników pozwalające
na określenie udziału fazy opartej na wzorze:

V

γ

[%] =

C

I

γ

I

α

1 + C

I

γ

I

α

· 100%

gdzie:

V

γ

- procentowy udział fazy γ

I

γ

- intensywność linii dyfrakcyjnej γ

I

α

- intensywność linii dyfrakcyjnej α

C - współczynnik zależny od geometrii pomiaru

5.4

Badania monokryształów

W wyniku ugięcia na powierzchni monokryształu wiązki ciągłego promienio-
wania uzyskuje się obraz, na którym położenie efektów dyfrakcyjnych zależy
wyłącznie od orientacji monokryształu względem wiązki promieniowania.

18

6

MIKROSKOP ELEKTRONOWY

5.4.1

Pomiary wielkości kryształów

Krystalit jest to objętość materiału polikrystalicznego, w której jest zacho-
wana ciągłość budowy krystalicznej. Metoda ta dotyczy krystalitów o wy-
miarach mniejszych od 0,1mm. Opiera się na zależności szerokości linii dy-
frakcyjnej od wielkości krystalitów, wynosząca:

B

k

=

K · λ

D

hkl

· cosθ

gdzie:

B

k

- szerokość linii

K - stała bliska 1
λ - długość fali
D

hkl

- średnica wielkości kryształu

θ - kąt Bragga

5.4.2

Pomiary naprężeń

Opiera się na wykorzystaniu równania Bragga do oceny zniekształceń siecio-
wych. Naprężenia w sieci krystalicznej powodują odkształcenia sieci i tym
samym prowadzi do: poszerzenia i przesunięcia linii dyfrakcyjnych. Zastoso-
wanie odpowiednich procedur analizy profilu linii dyfrakcyjnej pozwala na
wyznaczenie wartości tych naprężeń i ich charakteru.

5.4.3

Wyznaczanie uprzywilejowanych orientacji (tekstura)

Tekstura jest to statystyczna własność materiału polegająca na tym, że krysz-
tały w materiale polikrystalicznym nie są ułożone chaotycznie ale posiadają
uprzywilejowaną orientację względem układu odniesienia związanego z geo-
metrią wyrobu. Jej pomiar jest możliwy tylko za pomocą dyfrakcji. Mierzy
się intensywność odbicia wiązki promieniowania od określonych płaszczyzn
krystalograficznych we wszystkich możliwych położeniach próbki względem
wiązki padającej. Pozwala to na wykreślenie mapy względnych intensywności
odbić będącej obrazem tekstury w badanym materiale.

6

Mikroskop elektronowy

6.1

Budowa i działanie

W mikroskopie elektronowym wykorzystuje się wiązkę elektronów od 50 do
1000 kV (najczęściej około 100 kV ). W takich warunkach długość fali de Bro-

19

6.1

Budowa i działanie

6

MIKROSKOP ELEKTRONOWY

Rysunek 3: Uproszczony schemat prześwietleniowego mikroskopu elektrono-
wego [2] : K1, K2 soczewki kondensorowe, P preparat, Ob soczewka obiek-
tywowa, P - soczewka pośrednia, Pr soczewka projekcyjna, E ekran pokryty
luminoforem, F kaseta z kliszami fotograficznymi, V zawory próżniowe

glie’a (fala materii) jest rzędu 4 pm , a więc około 105 razy mniejsza niż dla
promieniowania świetlnego. Umożliwia to uzyskiwanie zdolności rozdzielczej
około 0,1 nm. Podstawowe elementy tego mikroskopu to: działo elektronowe
i układ soczewek magnetycznych. Elektrony są emitowane przez żarzące się
włókno katody i przyspieszane w polu elektrycznym między anodą i katodą.
Anoda ma otwór, przez który rozpędzone elektrony przechodzą w kierunku
ekranu pokrytego luminoforem, na których można obserwować wytworzo-
ny obraz lub go fotografować. Komora mikroskopu jest odpompowana do
wysokiej próżni (około 10-3 Pa). Soczewki magnetyczne w postaci odpowied-
nio nawiniętych cewek są zasilane prądem stałym, którym można regulować
ich długość ogniskową. Współczesne mikroskopy mają zwykle dwie soczew-
ki kondensatorowe, których zadaniem jest kolimacja wiązki elektronów na
próbce. Soczewka obiektywowa daje powiększony obraz na poziomie płasz-
czyzny ogniskowej soczewki pośredniej, który jest z kolei powiększany przez
soczewkę pośrednią i projekcyjną, tak że całkowite powiększenie, stanowiące

20

6.2

Techniki badawcze

6

MIKROSKOP ELEKTRONOWY

iloczyn powiększeń poszczególnych soczewek, może dochodzić miliona razy.

6.2

Techniki badawcze

W mikroskopii elektronowej mogą być stosowane następujące techniki ba-
dawcze:

• odbiciowa - w której wiązka elektronów odbija się od powierzchni próbki

• emisyjna - próbka jest źródłem elektronów

• prześwietleniowa (transmisyjna ) - wiązka elektronów tworząca obraz

przechodzi przez próbkę

Najczęściej stosowana jest technika prześwietleniowa, gdyż umożliwia ona

osiągnięcie znacznie lepszej zdolności rozdzielczej. W technice prześwietlenio-
wej istnieją dwie zasadniczo różne metody badawcze: bezpośrednia, polegają-
ca na wprowadzeniu do komory przedmiotowej wprost badanego przedmiotu
w postaci cienkiej folii metalowej, proszków lub ultra drobnych cząstek, oraz
metoda pośrednia która opiera się na stosowaniu replik odwzorowujących to-
pografię badanych powierzchni. Szczególnie ważna jest metoda cienkich folii
, gdyż pozwala na ujawnienie wewnętrznej struktury badanej próbki. Cienkie
folie można otrzymać różnymi metodami, ale najczęściej stosowana jest meto-
da pocięcia płytek wyciętych z masywnych przedmiotów za pomocą chemicz-
nego trawienia, bombardowania jonami lub elektrolitycznego rozpróżniania.
Ta ostatnia metoda stosowana jest najczęściej gdyż jest szybka, nie wyma-
ga skomplikowanej aparatury i zapewnia zachowanie pierwotnej struktury
próbki. W celu przygotowania folii wycina się płytkę o grubości 3 0,5 mm
Płytkę tę można wstępnie ścienić przez szlifowanie na papierach ściernych i
rozpuszczanie w kwasach . Po osiągnięciu grubości około 0,1 0,2 mm dalsze
ścienianie przeprowadza się przez rozpuszczanie elektrolityczne w odpowied-
nim elektrolicie. Cenną zaletą metody badania cienkich folii jest możliwość
przeprowadzenia analizy fazowej poszczególnych składników preparatu oraz
określenia ich wzajemnej orientacji krystalograficznej.

Kolejną metodą jest metoda pośrednia, która polega na prześwietlaniu nie

samego obiektu, lecz jego repliki, to jest cienkiej błonki, dokładnie odwzoro-
wującej strukturę badanej powierzchni. Repliki poza koniecznością dokład-
nego odwzorowania wszystkich składników strukturalnych, powinny łatwo
oddzielać się od powierzchni i być odporne na działanie wiązki elementów.
Obecnie w metaloznawstwie stosuje się następujące rodzaje replik:

21

7

ELEKTRONOWY MIKROSKOP SKANINGOWY

• repliki tlenkowe - można otrzymać na niektórych metalach (Al) i cechu-

je je duża zdolność rozdzielcza. Otrzymuje się je przez elektrolityczne
utlenianie, a oddziela od powierzchni przez wytrawienie chemiczne me-
talu.

• repliki lakowane - są sporządzane głównie z kolodium lub formwaru

Kroplę roztworu kolodium w octanie amylu nanosi się na powierzchnię
zgładu a po odparowaniu rozpuszczalnika otrzymuje się cienką błonkę,
którą można oddzielić za pomocą żelatyny nałożonej na replikę gru-
bą warstwą. Repliki lakowane maja małą zdolność rozdzielczą i słaby
kontrast, który można jednak powiększyć przez cieniowanie.

• repliki napylone - otrzymuje się przez odparowanie odpowiedniej sub-

stancji, która następnie kondensuje się na powierzchni badanej próbki,
tworząc cienką błonkę, odwzorowującą jej strukturę. Zdolność rozdziel-
cza takich replik jest bardzo duża, do 1 mm dzięki czemu są one po-
wszechnie stosowane.

• repliki ekstrakcyjne - są to cienkie błonki, w których są zawarte czą-

steczki faz, wyekstrahowane z powierzchni próbki.

7

Elektronowy mikroskop skaningowy

Mikroskop skaningowy jest mikroskopem elektronowym specjalnego typu,
stąd jego duża przydatność w badaniach fraktograficznych. Jego szczegól-
ną zaletą jest dobra zdolność rozdzielcza, co najmniej 15 nm przy dużej głębi
ostrości około 500 razy większej niż w mikroskopach świetlnych. Mikroskop
ten składa się z kolumny elektronowej i komory próbek. Na drodze wiązki
elektronów znajduje się układ odchylający . W kolumnie znajduje się dzia-
ło elektronowe, które wysyła elektrony w kierunku próbki, przyspieszane w
polu elektrycznym 1÷30 kV. Wiązka elektronów jest formowana przez układ
trzech soczewek elektromagnetycznych, tak że jej końcowy przekrój nie prze-
kracza 10 nm. Komora próbek zawiera wyjście promieni X, emitowanych przy
zderzeniu elektronów z próbką do spektrometrów rentgenowskich. Mikrosko-
py skaningowe są wyposażone w urządzenie do jonowego trawienia powierzch-
ni próbki, które działa na zasadzie bombardowania jej wiązką rozpędzonych
jonów. Trawienie można przeprowadzić przed analizą lub w czasie jej trwania,
co pozwala na kolejne odsłanianie głębszych warstw próbki i ich analizowanie.
Z dokonanego opisu cech konstrukcyjnych i zasady działania mikroskopu ska-
ningowego wynika, że jest to przyrząd znajdujący szerokie zastosowanie do
badań metaloznawczych. Może być on wykorzystany zwłaszcza wówczas, gdy

22

8

PARĘ SŁÓW NA KONIEC

chodzi o uzyskanie dużego powiększenia połączona z dużą głębią ostrości na
przykład obserwacji silnie zróżnicowanych powierzchni. Dotyczy to głównie
badania przełomów w stalach i innych stopach, gdyż na podstawie obserwa-
cji przełomów można wyciągnąć wiele ważnych wniosków dotyczących jakości
materiałów, jako że pęknięcie następuje przez najbardziej osłabione obszary
próbki.

W przypadku wyposażenia mikroskopu skaningowego w spektrometry

rentgenowskie rozszerza się dodatkowo zakres zastosowania mikroskopu, gdyż
można wówczas analizować skład chemiczny wydzieleń ujawnionych na po-
wierzchni przełomów.

8

Parę słów na koniec

Sekcje nr. 2 i 3 oparłem głównie na podręcznikach [1] i [3] , natomiast rodziały
o analizie rentgenowskiej oraz mikroskopii elektronowej na podręczniku pani
Głowackiej ([2]).

Jako literaturę dodatkową wykożystałem notatki z wykładów dostępnych

na stronach internetowych Katedry Inżynierii Materiałowej, Wydziału Me-
chanicznego Politechniki Gdańskiej ([4]).

23

SPIS RYSUNKÓW

LITERATURA

Spis rysunków

1

Wykres układu równowagi fazowej F e − F e

3

C (opis fazowy) .

4

2

Wykres rozciągania dla stali niskowęglowej . . . . . . . . . . .

11

3

Uproszczony schemat prześwietleniowego mikroskopu elektro-
nowego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20

Literatura

[1] Leszek A. Dobrzeński: Metaloznawstwo z podstawami nauki o materia-

łach, WNT, Warszawa, 1996

[2] Maria Głowacka: Metaloznawstwo, Wydawnictwo PG, Gdańsk, 1996

[3] Leszek A. Dobrzański: Metalowe materiały inżynierskie, WNT, Warsza-

wa, 2004

[4] http://www.pg.gda.pl/mech/kim/Prezentacje/

24