Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. J. J. Śniadeckich w Bydgoszczy

Materiałoznawstwo

Sprawozdanie I

Temat: Badanie mikroskopowe struktury surówek i żeliwa.

Pozdrawia d13angos

1. Budowa i zasada działania mikroskopu metalograficznego świetlnego (optycznego):

Mikroskop metalograficzny świetlny

1. Stolik przedmiotowy

2. Głowica rewolwerowa z obiektywami

3. Okular

4. Oświetlacz

5. Pokrętło przesuwu makro

6. Pokrętło przesuwu mikro

Mikroskop metalograficzny tym różni się od biologicznego, że pracuje na zasadzie wykorzystania światła odbitego od powierzchni zgładu. Tak więc w jego konstrukcji muszą być uwzględnione odpowiednie oświetlacze, przekazujące światło ze źródła na powierzchnię obserwowanego zgładu.

Zasadniczymi częściami mikroskopu są: źródło światła wraz z oświetlaczem, obiektyw, okular i kamera fotograficzna.

Mikroskop metalograficzny cechują następujące parametry użytkowe:

1. powiększenie całkowite,

2. zdolność rozdzielcza,

3. głębia ostrości,

4. kontrast obrazu.

2. Jak należy przygotować zgład metalograficzny:

a) wycinanie próbki - Sposób wycięcia próbki jest uzależniony od zjawisk, które chcemy obserwować, przy czym zwykle zwraca się uwagę na orientację powierzchni zgładu względem kierunku obróbki plastycznej (zgład wzdłużny, poprzeczny), a w odlewach - względem kierunku odpływu ciepła. Przy wykonywaniu ekspertyz pęknięć próbki pobiera się w taki sposób aby pokazać okolice pęknięcia, jego dno lub ścianki. Przy badaniu warstw nasyconych innymi pierwiastkami lub odwęglonych powierzchnia zgładu powinna być prostopadła do badanej warstwy.

b) szlifowanie próbki - Po wycięciu próbki należy ją poddać szlifowaniu, najlepiej na szlifierce do płaskich powierzchni, zbierając małymi warstwami, a następnie szlifować na papierach ściernych. Próbki małe należy uprzednio zainkludować w masie plastycznej (bakelit, duracryl. epidian). Szlifowanie rozpoczyna się od papierów gruboziarnistych i przechodzi kolejno na coraz drobniejsze, zmieniając każdorazowo kierunek szlifowania o 90". Należy przy tym uważać, aby nie przenosić ziarenek z papieru o grubszym ziarnie na papier o drobniejszym ziarnie, celem uniknięcia powstawania rys Szlifowanie na drobniejszym papierze prowadzi się tak długo, dopóki nie znikną rysy z poprze­dniego szlifowania (poprzeczne).

c) polerowania ma bardzo duże znaczenie, gdyż obserwacja takiej struktury pod mikroskopem nie daje fałszywych kontrastów, a proces trawienia przebiega tylko w obszarach zdefektowanej budowy krystalicznej metalu.Dobierając parametry i metodę, stoimy przed szerokim wyborem tarcz polerskich (sukien) oraz zawiesin, którymi je zwilżamy. Sukna pełnią rolę podłoża, które ma zapewnić swobodny ruch ziaren środka ścierającego (zawiesiny) we wszystkich kierunkach. Sukna wykonywane są najczęściej z atłasu, nylonu, jedwabiu oraz innych tkanin opatentowanych przez ich producentów. Zawiesiny i pasty produkowane są najczęściej na bazie tlenku aluminium, tlenku magnezu, krzemionki koloidalnej, tlenku żelaza, tlenku chromu i występują w różnych postaciach oraz ziarnistości

d) trawienia stosuje się różne odczynniki chemiczne, przeważnie w postaci roztworów wodnych, alkoholowych, glicerynowych i acetonowych zawierających kwasy, zasady lub sole. Niektóre wytrzymałe materiały (jak ceramika) wymagają trawienia w wyjątkowo agresywnych odczynnikach, w których są gotowane do kilku godzin. Są też materiały, które do prawidłowej obserwacji wymagają zastosowania trawienia chemicznego i optycznego, jak niektóre kompozyty czy materiały wielofazowe.

3. Co to jest surówka i co to jest żeliwo?

Surówki albo żeliwa są to stopy żelaza z węglem o teoretycznej zawartości 2,11÷6,67% węgla. Poza tym stopy te zawierają jeszcze krzem, mangan, fosfor i siarkę, a niekiedy także dodatki stopowe. Jest to najbardziej rozpowszechnione tworzywo na odlewy w budowie maszyn. Polska terminologia rozróżnia surówki i żeliwa, przy czym różnica ta dotyczy wyłącznie technologii ich otrzymywania. Surówki są bezpośrednim produktem wielkiego pieca, natomiast żeliwa otrzymuje się po przetopieniu surówki w piecach odlewniczych. Co do struktury, nie ma różnicy pomiędzy surówkami i żeliwami, toteż to wszystko, co dotyczy surówek białych białych szarych, dotyczy również odpowiednich gatunków żeliwa. W surówkach białych węgiel występuje wyłącznie w postaci związanej z żelazem (cementyt), a także z innymi pierwiastkami (ilości węgla w roztworze ferrytu są minimalne) i dlatego też przełom ich jest jasny. W żeliwach szarych natomiast węgiel występuje częściowo w postaci zwiążanej, a częściowo w postaci wolnej jako grafit, którego obecność powoduje, że przełom tego rodzaju żeliwa jest matowoszary; stąd też jego nazwa.

4.Surówki-klasyfikacja:

W zależności od zawartości węgla i struktury rozróżnia się następujące rodzaje surówek białych:

1)surówki podeutektyczne o zawartości 2,11÷4,3% węgla,

2)surówki eutektyczne o zawartości 4,3% węgla,

3)surówki nadeutektyczne o zawartości 4,3÷6,67% węgla.

Ze względu na strukturę rozróżnia się surówki:

1)białe - zawierające węgiel wyłącznie w stanie związanym w postaci cementytu

2)szare- zawierające węgiel w stanie wolnym, w postaci grafitu

3)połownicze- zawierające skupienia węgla zarówno zarówno stanie związanym jak i wonym.

Ze względu na sposób otrzymania:

1)drzewnowęglowa- wytopiona na węglu drzewnym

2)koksowa- wytopiona w koksie.

5.Podział żeliwa:

1. Żeliwo dzieli się na dwie główne grupy :

-zwykłe żeliwo , zastosowanie uniwersalne. Stosowane przy większości zastosowań technicznych jest mniej stopowe;

- żeliwo stopowe, dla specjalnych obszarów zastosowania, ekstremalnie odporne na temperaturę, odporne na korozję i odporne na zużycie. Żeliwo to jest zwykle wysoko stopowe.

2. Żeliwo szare dzieli się na

-modyfikowane (perlityczne)

-zwykle (ferrytyczne, ferrytyczno-perlityczne, perlityczne)

Żeliwo sferoidalne:

-ferrytyczne

perlityczno ferrytyczne

perlityczne

po obróbce cieplnej

Żeliwo ciągliwe: biale i czarne

3. W zależności od osnowy metalicznej żeliwa dzieli się na:

ferrytyczne, których osnowę metaliczną stanowi ferryt, a prawie cały węgiel zawarty w stopie jest pod postacią grafitu,

ferrytyczno-perlityczne, których struktura składa się z ferrytu i perlitu oraz wydzieleń grafitu,

perlityczne o najwyższych własnościach wytrzymałościowych, których strukturę tworzy perlit z wydzieleniami grafitu.

---