SPRAWOZDANIE

1.Wiadomośc ogólne

Celem badań mikroskopowych jest określenie czystości, jednorodności i wielkości ziarna przy jednoczesnym ujawnieniu wad mikrostruktury (mikropęknięcia) badanego materiału. .Możemy również określić strukturę badanego metalu oraz określić, jakiej obróbce cieplnej lub plastycznej metal był poddawany.

Do celów metalograficznych używa się zwykle mikroskopów optycznych, umożliwiających obserwację powierzchni przygotowanych do tego celu próbek pod powiększeniem 100 - 900-krotnym . przy zastosowaniu specjalnych metod obserwacji i odpowiednich układów optycznych można uzyskać powiększenie nawet 2000-krotne. Jeszcze większe powiększenia, rzędu 100000 razy, uzyskuje się w mikroskopach elektronowych.

.Próbki podlegające badaniu pod mikroskopem mają najczęściej kształt walca o średnicy i wysokości 10 -15 mm lub sześcianu o boku również 10 -15 mm. Przygotowanie powierzchni próbek o rozmiarach normalnych lub większych polega na szlifowaniu i polerowaniu powierzchni(mechanicznie lub elektrolitycznie).Próbki mniejsze powinny być przed szlifowaniem zatopione w pierścieniu , gdyż przygotowanie powierzchni małych przedmiotów jest bardzo kłopotliwe. Do zatapiania próbek używa się głównie tworzyw sztucznych. Tak przygotowane próbki możemy poddać badaniu.

2.Zasada działania mikroskopu metalograficznego

Lampa żarowa Z o gęstym uzwojeniu stwarza punktowe źródło światła, soczewki kondensorowe K wytwarzają równoległe wiązkę promieni świetlnych o dużej intensywności. Przesłona P1 przepuszcza środkową część wiązki promieni zatrzymując promienie zewnętrzne powodujące błędy optyczne. Zmniejszenie przesłony aperturowej P2 zmniejsza ilość światła biorącego udział w powstawaniu obrazu, ale jednocześnie powoduje wyostrzenie obrazu. Oświetlacze metalograficzne bywają w zasadzie trzech typów dwa typy oświetlaczy do światła prostopadłego, padającego prostopadle na szlif i jeden do światła padającego ukośnie na szlif, jest to tzw. oświetlacz ciemnego pola. Każdy mikroskop metalograficzny ma możliwość łatwej wymiany oświetlaczy. Zastosowanie poszczególnych oświetlacz dostosowuje się do charakteru badań i rodzaju struktury. .Z pośród dwóch rodzaj oświetlaczy prostopadłych płytka szklana równoległa ustawiona pod kątem 45 do biegu promieni daje obrazy ciemniejsze, gdyż promienie świetlne pochodzące ze źródła ze względu na przezroczystość płytki wykorzystane są tylko w 15 do 45%.Płytkę stosuje się przy dużych powiększeniach, gdy chodzi o jak najlepsze uzyskanie zdolności rozdzielczej obiektywu. Płytka bowiem zajmuje cały przekrój obiektywu daje najlepszą możliwość wykorzystania zdolności powiększających obiektywu.

Schemat części optycznych w mikroskopie metalograficznym:

Z-żródło światła,

K-system kondensujący promienie świetlne

S1,S2-system soczewek pomocniczych

P1-przesłona ograniczająca pole widzenia

P2-przesłona aperturowa

Ob-obiektyw

Ok-okular

P-próbka,szlif

M-oświetlacz metalograficzny

3.Ogólne wiadomości dotyczące stali

Stal - jest to stop żelaza z węglem (ewentualnie z innymi pierwiastkami) o zawartości węgla do 2%, manganu do 0,8%, krzemu 0,5%, niklu, wolframu, chromu, miedzi 0,3%, aluminium 0,1%.

Stale zgodnie z polską normą klasyfikuje się według składu chemicznego oraz wg własności i zastosowania. Najogólniej stale dzielimy na :

• Stale węglowe, gdzie zawartość składników stopowych wynosi maksymalnie: Mn-0,8%, Si-0,4%, Ni-0,3%, Cr-0,3%, Cu-0,2%, a zawartość fosforu i siarki określają normy dla poszczególnych gatunków stali. Stale węglowe dzielimy na:

1. Niskowęglowe - o zawartości węgla do 0,25%

2. Średniowęglowe - o zawartości węgla od 0,25% do 0,6%

3. Wysokowęglowe - o zawartości węgla od 0,6% do 1,5%

• Stale stopowe, w których zawartość składników stopowych przekracza ilości podane dla stali węglowych.

Według podstawowego zastosowania stale dzielimy na:

1. Konstrukcyjne,

2. Narzędziowe,

3. O szczególnych własnościach.

Według czystości określanej maksymalną zawartością siarki i fosforu rozróżniamy trzy klasy stali: stale zwykłej jakości, stale wyższej jakości i stale najwyższej jakości.

Według szczegółowego przeznaczenia w poszczególnych grupach lub dla poszczególnych stali często dodaje się dodatkowe określenia dotyczące:

1. Własności jak miękkie lub twarde magnetycznie, nierdzewne, kwasoodporne,

2. Składników stopowych jak: chromowe, molibdenowe, chromoniklowe i inne,

3. Sposobu wytwarzania jak: konwertorowe, martenowskie, elektryczne, kwaśne i zasadowe

4.Oznaczenia stali

a)Stale węglowe konstrukcyjne

Znak stali węglowej konstrukcyjnej wyższej jakości składa się z dwucyfrowej liczby określającej średnią zawartość węgla w setnych %. Na końcu często dodaje się literę która uzupełnia znak. W tym przypadku oznaczają one:

G - stal uspokojona z zawartością krzemu od 0,17 do 0,37 %, o podwyższonej zawartości manganu

X - stal uspokojona z maksymalną zawartością krzemu do 0,07%

Y - stal półuspokojona z zawartością krzemu od 0,05 do 0,17%

U - stal uspokojona z zawartością krzemu od 0,17 do 0,37%, z wymaganą wysoką udarnością

b)Stale stopowe konstrukcyjne

Najczęściej znak stali stopowej konstrukcyjnej zawiera średnią zawartość węgla oraz ważniejsze składniki stopowe z podaniem przybliżonej ich zawartości. Na przykład 30H2N2H jest znakiem stali chromoniklowomolibdenowej, gdzie 30 określa zawartość węgla w setnych procenta, litery są zaś symbolami głównych składników stopowych lub grupy składników, a liczby określają w przybliżeniu procentową zawartość pierwiastka stopowego. W powyższych stalach obowiązuje symbolika:

G - mangan

S - krzem

H - chrom

N - nikiel

M - molibden

F - wanad

W - wolfram

K - kobalt

T - tytan

J - aluminium

Litera A podana na końcu znaku oznacza podwyższoną jakość stali.

c)Stale konstrukcyjne specjalnego przeznaczenia

Najczęściej są to stale bardzo zbliżone składem chemicznym do konstrukcyjnych, a oznaczenia ich są powiększone o dodatkowe litery, które oznaczają:

P - dla hutnictwa

A - automatowa

R - drobnoziarnista

N - na nity

K - na blachy

D - na druty

Z - zgrzewalne ogniowo

E - zgrzewalne elektrycznie

5. Przykładowe oznaczenia żeliw i staliw

Stal 60S2A

Jest to stal stopowa konstrukcyjna (sprężynowa) o zawartości węgla 0,60% ,zawartość krzemu 2%.Litera A na końcu oznacza , że jest to stal o podwyższonej jakości. Temperatura hartowania tej stali wynosi 870⁰C. Wytrzymałość na rozciąganie wynosi

R_m=1200 [MN\m²].Twardość Brinella HB=302 [kG\m²]. Stal ta stosowana jest na sprężyny i resory samochodowe o małych przekrojach do 25 mm min. w POLONEZACH.

Stal SW18

Jest to stal stopowa narzędziowa szybkotnąca. S-oznacza że jest to stal narzędziowa szybkotnąca. W-oznacza ważniejszy składnik stopowy (W-wolfram), 18-liczba ta oznacza procent składnika stopowego. Najważniejsze składniki stali to : C-0,75-0,85%, chrom (Cr)-3,8-4,8%;Wolfram (W)-17-19%.. Obróbka cieplna stali szybkotnących polega najczęściej na zmiękczającym wyżarzaniu, chromowaniu i zazwyczaj kilkakrotnym odpuszczaniu. Stal ta stosowana jest na noże tokarskie.

Żeliwo ZcB3504
Jest to żeliwo ciągliwe białe, stosowane na części maszyn o skomplikowanych kształtach, gdy wymagana jest odporność na uderzenia. Pierwsze cyfry oznaczają wytrzymałość na rozciąganie Rm .Wytrzymałość na rozciąganie wynosi R_m=350 [MN\m²].Czwórka na końcu oznacza wydłużenie minimalne A w % .Twardość Brinella HB=220 [kG\m²]. Stosowane jest na części maszyn w przemyśle rolniczym, samochodowym, elektrotechnicznym i innych. Z żeliwa tego produkowane są bagnety do kombajnów rolniczych oraz snopowiązałek.

Żeliwo Zs3817
Jest to żeliwo sferoidalne. Pierwsze cyfry oznaczają wytrzymałość na rozciąganie Rm .Wytrzymałość na rozciąganie wynosi R_m=380 [MN\m² .Siedemnaście na końcu oznacza minimalne wydłużenie A w%. Twardość Brinella HB=140
170 [kG\m²]. Stosowane jest na wały korbowe, koła zębate, wirniki, walce do blach grubych i cienkich, części armatury przemysłowej, pierścienie tłokowe i cylindry silnikowe.

6. Dobór materiału na części

Koło atakujące w skrzyni biegów

Materiał z którego wykonywana jest ta część powinien odznaczać się dużą odpornością na naprężenia skręcające oraz powinien być odporny na pracę w podwyższonej temperaturze. Element ten narażony jest również w czasie pracy na ścieranie. Materiałem który spełnia te wszystkie wymogi jest żeliwo sferoidalne. Dodatkowym atutem jest niska cena wytwarzania.

Noże tokarskie

Materiał z którego powinny być wykonane noże tokarskie powinien odznaczać się dużą odpornością na ścieranie oraz dużą twardością. Warunki te które powinien spełniać materiał zastosowany do produkcji są niezbędne gdyż w przeciwnym wypadku narzędzia te szybko by się zużyły. Dlatego zastosował bym stal narzędziową wysokowęglową.

7. Przebieg ćwiczenia

Zgodnie z celem ćwiczenia opisanym na początku sprawozdania badaliśmy przy pomocy mikroskopu mikrostruktury żeliw i stali.

Do badania otrzymaliśmy cztery próbki. Badanie polegało na obserwacji przez mikroskop próbki z odpowiednio przygotowanym szlifem badanego materiału. Naszym zadaniem było odróżnienie rodzaju próbki oraz jej zidentyfikowanie. Należało również narysować widziany przez okular mikroskopu widok zgładu. Mikroskop o powiększeniu 200÷400x dawał możliwość w miarę wiarygodnego zidentyfikowania próbki .

8. Wnioski

Na podstawie badań mikroskopowych określa się strukturę stopów pod względem rodzaju występujących faz, wielkości ziaren, ich kształtu i wzajemnego ułożenia, ilości poszczególnych faz. Dane te pozwalają nam wysnuć wnioski dotyczące przeprowadzonej obróbki cieplnej i plastycznej, a w niektórych przypadkach składu chemicznego.

---