POLITECHNIKA SZCZECIC
SKA
INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAA
OWEJ
ZAKA
AD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA
PRZEDMIOT: PODSTAWY NAUKI O MATERIAA
ACH II (Tworzywa Meta-
liczne)
Temat ćwiczenia:
METALOGRAFICZNE BADANIA MAKROSKOPOWE
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest nabycie umiejętności: ujawniania i oceny wad pochodzenia technolo-
gicznego i eksploatacyjnego wyrobów odlewanych, obrabianych plastycznie, obrabianych cieplnie
i spawanych, określania rodzaju zastosowanej technologii na podstawie analizy ujawnionej struktu-
ry. Będzie to struktura pierwotna w odlewach, przebiegu włókien i zgniotu w wyrobach wykona-
nych metodą przeróbki plastycznej, struktura złącza spawanego itp.; Ponad to zmiany strukturalne
wywołane obróbką cieplną lub cieplno-chemiczną, powierzchnia złomów (kruchy, plastyczny,
zmęczeniowy), rozkład i ilość siarczków i fosforków na zgładach wyrobów hutniczych.
2. Wiadomości ogólne.
Metalograficzne badania makroskopowe wyrobów metalowych przeprowadza się w celu
wykrycia i określenia ich charakterystycznych cech strukturalnych, które można zaobserwować
nieuzbrojonym okiem lub pod niewielkim powiększeniem, zwykle nie przekraczającym 30x. Ob-
serwacjom poddaje się bądz
zewnętrzne powierzchnie wyrobów, bądz
powierzchnie ich złomów
lub specjalnie przygotowane (szlifowanie, ewentualnie polerowane) wybrane powierzchnie wyrobu.
Do obserwacji makroskopowych służą wszelkiego rodzaje lupy ręczne lub z podstawkami,
mikroskopy stereoskopowe z pełnym wyposażeniem (komplet okularów, obiektywów, stolik
przedmiotowy, oświetlacz) oraz mikroskopy metalograficzne z urządzeniami do badań makrosko-
powych, często wyposażone w kamerę do fotografowania.
Badania makroskopowe umożliwiają:
1) ujawnienie nieciągłości materiałowych, do których należą: pozostałości jam skurczowych,
rzadzizny skurczowe, pęcherze wewnętrzne i podpowierzchniowe, skupiska mikroporów i
wtrąceń niemetalicznych, zawalcowania zakucia, zażużlenia (rys. 1), pęknięcia powstałe pod-
czas procesów technologicznych (np. hartownicze, szlifierskie, odlewnicze, powstałe w czasie
przeróbki plastycznej) a także powstałe w warunkach eksploatacyjnych;
2) analizę budowy wewnętrznej metali i stopów, a więc określenia wielkości, kształtu i orientacji
ziaren (jeśli nie są one zbyt małe) (rys. 2), ujawnienie struktury dendrytycznej, i transkrysta-
licznej;
3) wykrywanie niejednorodności chemicznej w odlewach i wyrobach przerobionych plastycznie,
np. rozkładu węgla, fosforu i siarki w stopach żelaza;
4) wykrywanie niejednorodności strukturalnej i chemicznej w wyrobach stalowych obrobionych
cieplnie (rys. 3) lub cieplno-chemicznie, pozwalające na określenie grubości warstwy zahar-
towanej, nawęglonej, azotowanej, węgloazotowanej, odwęglonej;
5) ujawnienie przebiegu włokiem lub linii zgniotu, struktury pasmowej w wyrobach odkształco-
nych plastycznie (kutych, walcowanych, ciągnionych itp.) (rys. 4 i 5);
6) analizę powierzchni złomów (ciągliwy, kruchy, zmęczeniowy) (rys. 7 i 8);
7) analizę uszkodzeń eksploatacyjnych materiału (rys. 9-11).
Szczególne zastosowanie w praktyce przemysłowej mają badania makroskopowe złączy spawa-
nych, które wykonuje się przy kwalifikowaniu sposobów spawania, przy egzaminowaniu spawaczy
i przy kontroli jakości spawania.
1
Metalograficzne badania makroskopowe
Badania te umożliwiają ujawnienie:
- błędów kształtu i wymiarów poprzecznych spoiny,
- wad budowy spoiny (rozlewy, nawisy, brak przetopu, podtopienia, wycieki, przyklejenia),
- nieciągłości metalu spoiny i złącza (porowatość, zażużlenia, pęknięcia)
3. Wykonanie ćwiczenia:
Obserwacja próbek nieuzbrojonym okiem oraz za pomocą mikroskopu stereoskopowego,
naszkicowanie badanych elementów lub powierzchni próbek z zaznaczeniem ujawnionych wad,
struktury dendrytycznej (w odlewach), struktury włóknistej w elementach obrobionych plastycznie)
itd. oraz określenie sposobu wykonania części.
4. Zakres przygotowania do laboratorium.
- wytwarzanie, kształtowanie i łączenie metali (odlewanie, przeróbka plastyczna, spawanie,
zgrzewanie),
- obróbka cieplna,
- korozja,
- pękanie.
Literatura:
1. Przybyłowicz K.:  Podstawy nauki o materiałach .
2. Szummer A., Ciszewski A., Radomski T.;  Badania własności i mikrostruktury materiałów .
Oficyna wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2000 r.
3. Blicharski M.  Wstęp do inżynierii materiałowej WNT, Warszawa 1998r.
4. Wojtkun F., Sołncew J.P.  Materiałoznawstwo T.I i II . Radom 1997r.
2
Metalograficzne badania makroskopowe
ZAA

CZNIK
Rys. 1. Zażużlenie w odlewie żeliwnym.
Rys. 2. Dendryty w staliwie średniowęglowym niklowo-chromowym.
3
Metalograficzne badania makroskopowe
Rys. 4. Przekrój wzdłużny stalowej odkuwki
matrycowej. Widoczny układ włókien.
Rys. 3. Makrostruktura fragmentu koła
zębatego hartowanego powierzchniowo.
Rys. 5. Fragment przekroju odkuwki stalo-
wej z wyraz
nym przebiegiem włókien.
Rys. 6. Przykładów zmęczeniowych: a) śruby dwustronnej, b) elementu samochodowego
4
Metalograficzne badania makroskopowe
Rys. 7. Fragment powierzchni kruchego złomu próbki po próbie skręcania.
Rys. 8. Pęknięcie zmęczeniowe wału korbowego silnika samochodowego
a) widok ogólny, b) powierzchnia złomu.
5
Metalograficzne badania makroskopowe
Rys. 9. Perforacja w rurze przewodzącej wodę pitną. Widoczne charakterystyczne ubytki
materiału na powierzchni rury spowodowane erozyjnym oddziaływaniem wpływającej wody.
Rys. 10. Fragment rury kotłowej z dużym pęknięciem. Widoczne plastyczne odkształcenie
materiału w miejscu uszkodzenia.
Rys. 11. Uszkodzenie kotłowej rury przegrzewacza pary. Widoczna perforacja i wzdłużne
pęknięcia.
6
Metalograficzne badania makroskopowe