Imię i nazwisko Damian Garncarek	Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Kaliszu
Mechanika i budowa Maszyn Grupa I/1 semestr III	Temat: Badania Makroskopowe
Data : 20.11.2008 r.	Nr ćw. 1.	Ocena:

1.Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest badanie struktury materiału okiem nieuzbrojonym lub za pomocą lupy o kilkakrotnym powiększeniu w celu orientacyjnego określenia wad procesu technologicznego , a więc wad odlewniczych , spawalniczych ,przeróbki plastycznej itp.

2. Wyposażenie stanowiska badawczego.

Stanowisko, przy którym odbywają się ćwiczenia wyposażone jest w :

• cztery próbki różnych rodzajów

• oddzielny opis do każdej z próbek

• książka do uzupełniania danych, lub wiadomości

• mikroskop o sumie powiększeń x250

• zasilacz 6V

3.Wiadomosci wprowadzające do tematyki ćwiczeń.

Badania makroskopowe w metaloznawstwie polegają na obserwacji okiem nieuzbrojonym (lub przy niewielkim powiększeniu) naturalnych powierzchni lub specjalnie przygotowanych (wyszlifowanych i wytrawionych odpowiednimi odczynnikami) zgładów części maszyn, odlewów, gotowych wyrobów lub półfabrykatów w celu oceny jakości i wykryciu wad takich jak:

• przełomy,

• zawalcowania,

• jamy skurczowe,

• odlewy,

• odkuwki,

oraz wszelkiego innego typu nieciągłości materiału , których obecność ma bardzo negatywny wpływ na jego wytrzymałość i właściwości mechaniczne. Tego typu badania pozwalają także na ogólną ocenę i oględziny wielu innych parametrów materiału takich jak np:

• zanieczyszczenia siarką lub fosforem,

• wielkość ziarna,

• głębokość zahartowania,

• pasmowość,

• włóknistość lub kierunkowość struktury,

• charakter pękania ( np.: międzykrystaliczny, zmęczeniowy ) itp.

W badaniu wykorzystuje się fakt, że wszelkie zanieczyszczenia oraz wewnętrzne nieciągłości materiału powodują osłabienie przekroju i mogą być ujawnione na powierzchni złamanej próbki. Jedną z metod badania przełomu jest tzw. próba przełomu niebieskiego wykonywana na stali w temp. ok. 300°C, przy której powierzchnia stali pokrywa się niebieskim nalotem, na którym wyraźnie widoczne są wszelkiego rodzaju zanieczyszczenia w postaci jasnych plam. Badanie przełomu jest także bardzo pomocne przy ustalaniu przyczyn awarii, gdyż wady powodujące pęknięcia są na nim ujawnione.

Badanie wyszlifowanych powierzchni jest zawsze połączone z odpowiednim przygotowaniem ( wyszlifowaniem i wytrawieniem odpowiednimi odczynnikami) powierzchni przecięcia próbki. Wycinanie próbek odbywa się za pomocą piły tarczowej lub palnika acetylenowego- w tym przypadku należy usunąć warstwę wpływu cieplnego przez zestruganie lub stoczenie. Wyciętą próbkę szlifuje się papierem ściernym i trawi odpowiednimi czynnikami. Rodzaj czynnika trawiącego zależy od tego co chcemy ujawnić w badanej próbce.

Próba Adlera

Próba Adlera stosowana jest przy badaniach makroskopowych połączeń spawanych. Służy ona do ujawnienia warstw spoiny i strefy wpływu ciepła.

Przebieg ćwiczenia:

Na powierzchnię przygotowanej wcześniej ( wyciętej i wyszlifowanej ) próbki ze spoiną nakładamy odczynnik Adlera ( 10 %- owy roztwór kwasu azotowego [HNO3] w alkoholu etylowym ). Po kilkudziesięciu sekundach próbkę płuczemy. W wyniku trawienia spoiny przez czynnik na powierzchni próbki zarysowuje się kształt spoiny oraz strefa wpływu ciepła.

Próba Baumanna

Siarka w stali jest domieszką wybitnie szkodliwą, stąd jej zawartość nie może przekraczać 0,06%. Główną przyczyną dla której uważa się siarkę za pierwiastek szkodliwy jest powodowana kruchość na gorąco. Wykrywanie rozmieszczenia siarki wykonuje się przez przeprowadzenie próby Baumanna. Próba Baumanna opiera się na zasadzie reakcji chemicznej siarki zawartej w badanym przekroju z kwasem siarkowym.

Przebieg ćwiczenia

Wcześniej przygotowaną próbkę kładziemy zgładem na papierze fotograficznym nasączonym kwasem siarkowym [H2SO4]. Kwas siarkowy na papierze działa na siarczki zawarte w badanym przekroju przedmiotu. W wyniku reakcji wydzielający się siarkowodór reaguje z bromkiem srebra zawartym w emulsji papieru fotograficznego, powodując powstanie na papierze zaciemnień siarczkiem srebra. Po upływie kilku minut badany przedmiot zdejmujemy z papieru. Papier płuczemy w wodzie i utrwalamy w utrwalaczu fotograficznym. Następnie przemywamy wodą i suszymy. W ten sposób przeprowadzona próba Baumanna ujawnia segregację siarki w badanym przekroju przedmiotu w postaci zaczernionych miejsc na zdjęciu.

Próba Anczyca

Przeprowadzenie próby: gładką powierzchnię makrozgładu zanurza się w odczynniku na czas od 0,5 do 5 min w temperaturze 20°C. Działanie elektrolityczne odczynnika zawierającego miedź powoduje osadzenie się miedzi na miejscach zawierających fosfor. Makrozgład wyjmuje się z odczynnika, spłukuje wodą i przeciera watą, ewentualnie przemywa wodnym roztworem amoniaku. W rezultacie miejsca bogate w fosfor mają kolor brunatny pochodzący od osadzonej w tych obszarach miedzi, która nie daje się zmyć. Ujawnia strukturę włóknistą lub pierwotną fosforu w badanej próbce.

Skład odczynnika Anczyca

2 g CuSO₄ ∙ 5H₂O + 8 g NH₄Cl + 100 cm3 H₂O

4.Przebieg procesu badawczego.

- podłączenie zasilacza i mikroskopu

- ułożenie próbki na stoliku

- przerysowanie struktury próbki

-analiza uzyskanych wyników

5.Wyniki badań.

Próbka nr.1

BADANIE MAKROSKOPOWE PRZEŁOMU

Przełom zmęczeniowy - część uszkodzona na skutek zmęczenia materiału. Na części widać dokładnie w jaką stronę idą linie spoczynkowe na skutek czego można było zlokalizować w którym miejscu zaczoł powstawać przełom.

Próbka nr.2

BADANIE MAKROSKOPOWE ODKUWEK

Odkuwkę wykonujemy w następujący sposób: przecinamy badany kawałek próbki na pół wzdłuż ,polerujemy papierem ściernym zaczynając od najgrubszego do najdrobniejszego , przemywamy próbkę odczynnikiem Jacewicza i dokonujemy oględzin .Jeśli kształt łuków zgadza się z kształtem próbki oznacza to że próbka jest dobrze wykonana .

Próbka nr.3

BADANIE MAKROSKOPOWE SPOIN

Aby zbadać połączenie spoin należy przeciąć daną próbkę prostopadle do łączenia spoin następnie oczyścić papierem ściernym i odczynnikiem. Następnie dokonać oględzin .Jeśli są widoczne jakiekolwiek pęcherzyki , zażużlenia itp. Tak jak w tym przypadku oznacza to że próbka ma wady.

Próbka nr.4

BADANIE HARTOWANIA INDUKCYJNEGO

Aby dokonać oględzin próbki która była poddana hartowaniu indukcyjnemu należy przeciąć próbkę na pół w taki sposób jak pokazano na rysunku , następnie należy oczyścić roztworem 10% mitalu .Mital spowoduje zabarwienie się warstwy hartowanej na ciemny kolor .po otrzymaniu widocznej głębokości warstwy hartowanej można ocenić czy warstwa jest równomiernie rozciągnięta na całej długości i czy nie jest ona za krótka . Na danym rysunku była ona za płytka .

Próbka wycięta z wału korbowego

Próbka 5

MAKROSKOPOWA OCENA WARSTW DYFUZYJNYCH ( NAWĘGLANYCH )

Proces ten odbywa się poprzez powierzchniowe nasycenie materiału węglem , następnie zostaje hartowany na skutek czego powstaje materiał o miękkim źródle a twardej powierzchni .Aby dokonać oględzin podejmujemy następujące kroki :należy przekroić jak na rys próbkę oczyścić 10% mitalem a następnie dokonać oględzin na takiej samej zasadzie jak w próbce 4

Wnioski

Badania makroskopowe są bardzo potrzebną dziedziną metaloznawstwa. Ujawnienie wad i ustalenie przyczyn, które mogły je wywołać pozwalają np.: na takie opracowanie procesów wytwarzania, aby zminimalizować powstanie tych wad podczas wyrobu kolejnych części. Niejednokrotnie wykrycie tego typu wad w materiale ma niebagatelny wpływ na bezpieczeństwo użytkowania maszyn i urządzeń oraz w razie nieszczęśliwego wypadku zbadania jego przyczyn i zastosowania odpowiednich działań, które mogłyby uchronić od podobnego zdarzenia w przyszłości.

---