Politechnika Lubelska Wydział Mechaniczny |
Temat: (3.2)Badania metalograficzne makroskopowe: badania przekrojów |
Styrnik Piotr Wałczuk Agnieszka Wrona Agnieszka Zając Sebastian |
|
Laboratorium Inżynierii Materiałowej
|
|
Grupa: MD 102.6c |
Data wykonania: 18.03.2002 |
|
|
Data i podpis: |
Ocena: |
1.Cel ćwiczenia:
Trawienie stali w celu wykrycia zawartości siarki i fosforu.
2.Przedmiot badań:
Stalowa próbka
Wyposażenie:
-papier fotograficzny
-wodny roztwór kwasu siarkowego 5%
-utrwalacz fotograficzny
-papier ścierny
-alkohol
-kuwety
-suszarka
3.Spis literatury:
Andrzej Weroński: Ćwiczenia laboratoryjne z inżynierii materiałowej
4.Przebieg ćwiczenia:
Badania mikroskopowe polegają na obserwacji nieuzbrojonym okiem lub za pomocą lupy powierzchni specjalnie przygotowanych próbek, stanowiących zazwyczaj przekrój lub przełom odlewów, odkuwek, walcówek lub spoin.
Badania mikroskopowe metali i sposób przeprowadza się w celu wykrycia:
1.wad materiału: pęcherzy gazowych, jam skurczowych, pęknięć itp.
2.niejednorodności budowy spowodowanej obróbką plastyczną, przy czym ujawnia się struktura włóknista, powstająca wskutek wydłużenia się kryształów, z których składają się każdy metal i stop w stanie stałym.
3.niejednorodności składu chemicznego w różnych miejscach metalu, zwanej segregacją
4.rozłożenia zanieczyszczeń w metalu
5.sposobu wykonania przedmiotu
6.zbadania prawidłowości wykonania spoin i połączeń zgrzewanych.
Przygotowana mechanicznie powierzchnia próbki podlega następnie chemicznemu wytrawieniu. Odczynniki stosowane do badań makroskopowych podane są w normie PN-61/M-04502.Przed wytrawieniem przemywa się próbkę alkoholem w celu odtłuszczenia jej powierzchni. Wytrawienie przeprowadza się najczęściej przez zanurzenie próbki w odczynniku lub też przez pocieranie powierzchni zwilżoną odczynnikiem watą. Po wytrawieniu przemywa się próbkę w bieżącej wodzie lub alkoholu, a następnie suszy w strumieniu powietrza.
Odczynnik Jacewicza: nadaje się do trawienia stali węglowych i stopowych a nawet trawienia stali nierdzewnych, składa się z 38 cm kwasu solnego, 12 cm kwasu siarkowego i 50 cm wody. Próbka może mieć powierzchnię tylko zgrubnie obrobioną mechanicznie. Trawienie trwa od 15 do 50 min w temperaturze 95°C. Po trawieniu szlif zmywa się wodą pocierając powierzchnię watą.
Badania makroskopowe połączeń spawanych jest często spotykanym sposobem badania jakości wykonanych spoin. Miejsce spawania jest łatwe do poznania ze względu na wprowadzenie do materiału spawanego obcego materiału, jakim jest spoiwo. Materiał spoiny różni się od materiału spawanego składem chemicznym i strukturą. Spoina ma zwykle strukturę dendrytyczną lub gruboziarnistą przy bardzo wolnym chłodzeniu. Jeżeli materiałem spawanym jest stal, to nagrzanie strefy położonej w bezpośredniej bliskości spoiny do temperatury znacznie wyższej od temperatury przemiany As i następnie chłodzenie na powietrzu powoduje powstanie budowy gruboziarnistej o charakterze budowy iglastej.
Próbę Baumana wykonuje się w następujący sposób:
Powierzchnię próbki wyszlifowanej papierami ściernymi o coraz mniejszej wielkości ziaren, przecieramy watą zwilżoną alkoholem w celu usunięcia ziaren materiału ściernego i szlifowanego materiału. Na szlif kładzie się namoczony w 5% roztworze wodnym kwasu siarkowego (H SO w stosunku 2:5 cm i 100 cm H O)papier fotograficzny, przy czym powinno się go uprzednio namoczyć przez czas około 5 min. W czasie nakładania papieru należy uważać, aby go nie przesunąć po powierzchni próbki; po nałożeniu, papier przyciskamy do powierzchni wyszlifowanej w celu usunięcia baniek powietrza, jakie mogły pozostać pomiędzy powierzchnią próbki a papierem. Po upływie około 10 minut papier ostrożnie zdejmujemy, utrwalamy w obojętnym utrwalaczu fotograficznym przez około 10 minut, przemywa dokładnie wodą i suszy. Wynik tej próby przedstawia fotografia:
Kwas siarkowy działa na siarczki(FeS lub MnS), rozmieszczone w stali na powierzchni przekroju w myśl reakcji:
FeS+H SO = FeSO + H S
MnS+H SO = MnSO + H S
Wydzielony siarkowodór H S reaguje z bromem srebra (AgBr) papieru fotograficznego zgodnie z reakcją:
2 AgBr + H S = 2 HBr + AgS
Powstałe siarczki mają zabarwienie ciemne, wobec czego ciemne miejsca mają na papierze fotograficzym kształt i charakter rozmieszczenia siarczków na powierzchni próbki. Kwas siarkowy działa również na fosforki tak, że na papierze fotograficznym powstają w miejscu ich występowania plamy nieco jaśniejsze od zabarwienia, jakie daje siarka. Z tego względu odbitka Baumana wykazuje jakby za duże ilości siarki. Podczas ćwiczenia zastosowaliśmy również metodę zwaną Metodą Wagapowa Polega ona na odtłuszczeniu powierzchni kwasem. Stosujemy odczynnik w stosunku 1:1 (silnie żrący!!!) do którego wkładamy spoinę na czas około 5 minut. Powstaje wysoka temperatura która powoduje wytworzenie bąbelków powietrza na powierzchnie spoiny stykającej się z odczynnikiem. Próbkę płuczemy wodą, przecieramy powierzchnie kwasem i suszymy.
5.Wnioski:
Różne zabarwienie ziaren tej samej fazy wynika z odmiennej orientacji krystalograficznej ziaren względem płaszczyzny zgładu. Płaszczyzny o gęstym upakowaniu atomów są słabiej trawione gdyż atomy są silniej ze sobą związane niż na płaszczyznach o rzadszym upakowaniu. Powiększona energia swobodna atomów w obszarze osi dyslokacji wychodzącej na powierzchnię cechuje zwiększona rozpuszczalność, podobnie jak w przypadku granic ziarn. Kształt powstających jamek trawienia w obecności wychodzących osi dyslokacji zależy od kierunku przecięcia ziarna płaszczyzną zgładu.