II MiBM	Marcin Łaszczyński
L3	Metalograficzna analiza makroskopowa	Ocena:

Cel i zakres metalograficznej analizy makroskopowej

Metalograficzną analizę makroskopową elementów metalowych przeprowadza się w celu ujawnienia i przebadania ich charakterystycznych cech strukturalnych możliwych do zaobserwowania nieuzbrojonym okiem lub pod niewielkimi powiększeniami, zwykle nie przekraczającymi 30x. Badaniom poddaje się bądź bezpośrednio zewnętrzne powierzchnie wyrobów metalowych, bądź ich złomy, bądź też specjalnie przygotowane powierzchnie.

Do obserwacji makroskopowych znajdują zastosowanie wszelkiego rodzaju lupy ręczne lub z podstawkami, mikroskopy stereoskopowe wyposażone zwykle w dwa okulary i komplet wymiennych obiektywów oraz stolik przedmiotowy i oświetlacz, jak również mikroskopy metalograficzne wyposażone w urządzenia do obserwacji makroskopowej, umożliwiające najczęściej również fotografowanie.

Badania makroskopowe umożliwiają:

1. Analizę charakterystycznych cech struktury odlewniczej:

• określenie rodzaju, rozkładu i wielkości kryształów pierwotnych,

• ujawnienie wad materiałowych, takich jak: jamy skurczowe, pęcherze gazowe, zażużlenia, pory, pęknięcia, itp.

2. Analizę charakterystycznych cech strukturalnych wyrobów przerobionych plastycznie (walcowanych, kutych, ciągnionych, itp.):

• ujawnienie kierunku plastycznego płynięcia metalu (przebiegu włókien),

• ujawnienie wad powstałych podczas przerobu plastycznego, tak jak: zawalcowania, zakucia, skupiska wtrąceń niemetalicznych, pęknięcia, pozostałości struktury pierwotnej, itp.

3. Określanie rozkładu węgla, fosforu i siarki w stopach żelaza (odlewach i wyrobach przerobionych plastycznie).

4. Określenie niejednorodności strukturalnej i chemicznej w wyrobach obrobionych cieplnie i cieplno-chemicznie: stal jest bardziej czysta. Jednorodny i gładki obraz makrostruktur uzyskuje się również po trawieniu stali zahartowanych, podczas gdy stale odpuszczone (zwłaszcza w zakresie temperatur 150 - 400°C) wytrawiają się znacznie głębiej.

Przebieg ćwiczenia

Podczas ćwiczenia przeprowadzono dwie próby:

- próba Baumanna

- próba Adlera

Próbę Baumanna stosuje się do ujawnienia rozmieszczenia siarki w wyrobach stalowych. Polega ona na tym, że papier fotograficzny bromosrebrowy moczy się w 5% wodnym roztworze kwasu siarkowego przez 2 do 5 minut, następnie suszy bibułą, umieszcza emulsją na wyszlifowanej powierzchni próbki i silnie dociska. Za pośrednictwem 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

W wyniku reakcji wydzielający się siarkowodór reaguje z bromkiem srebra zawartym w emulsji światłoczułej, powodując powstanie na papierze zaciemnień wywołanych czarnym siarczkiem srebra. W ten sposób przeprowadzona próba Baumanna ujawnia segregację siarki w badanym przekroju przedmiotu w postaci zaczernionych miejsc na zdjęciu.

Trzeba podkreślić, że zgniot materiału wpływa na intensywność zaciemnieniu próbki. Dlatego w przypadku materiałów odkształconych na zimno, przed szlifowaniem próbki należy ją wyżarzyć.

Ćwiczenie zostało przeprowadzone jak w wyżej wymienionym opisie. Wynik próby:

-

Analizując wynik próby można stwierdzić równomierne rozmieszczenie brązowych plam siarczków siarki zawartych w strukturze metalu. Oznacza to że:

• Prawidłowość struktury materiału ( w innym przypadku gdy zauważymy lokalne zgęstnienia plam możemy stwierdzić że materiał (np: odlew) posiada wadliwe ogniska siarki a więc i wadliwe ogniska innych pierwiastków co oznacza wadę materiału (np: siarka powoduje kruchość na gorąco)).

• Strukturę materiału:

• Występowanie korozji

• Przełomy: kruchy, plastyczny, zmęczeniowy

• Wtrącenia niemetaliczne w stali

Próba Adlera stosowana jest przy badaniach makroskopowych połączeń spawanych. Służy ona do ujawnienia warstw spoiny i strefy wpływu ciepła. Do badania spoin stosowany jest odczynnik Adlera o składzie: 3 g chlorku miedziowo-amonowego, 25 ml wody destylowanej; po rozpuszczeniu dodaje się 50 ml kwasu solnego (1,19) i 15 g chlorku żelazowego. ). W wyniku trawienia spoiny przez czynnik na powierzchni próbki zarysowuje się kształt spoiny oraz strefa wpływu ciepła.

Zdjęcie próbki wykonanej w ćwiczeniu:

Analizując wynik możemy stwierdzić że:

• Strukturę złącza spawanego - wyraźnie uwidaczniają się: strefa spoiny, strefa wpływu ciepła (zaciemniona), materiał rodzimy

• Rodzaj spoiny: w tym przypadku spoiny czołowej dwustronnej

• Jakość spoiny (bez widocznych wad i zażużleń)