Материалтану

1.1.2 Микроскопиялық талдау (микроталдау) үшін үлгілерді дайындау ретімен танысу.

1.1.3 Металлографиялық талдау арқылы қорытпалардың

құрылымдарын және ақауларын анықтау.

1.2.2 МИМ-7, МИМ-8 микроскоптары.

1.2.3 Металдардың микроқұрылымдары көрсетілген фотоальбом.

1.2.4 «Макро- және микроталдау» туралы қабырға текшесі (стенд)

Макроскопиялық талдауға (макроталдау) қосалқы құралдарсыз жәй көзбен немесе шағын үлкейтетін (30-50^х-дейін) әйнектер арқылы металдың сынған жерінің немесе арнайы дайындалған беттердің құрылысын оқу жатады. Қорытпалардың макроқұрылыстарын анықтау үшін үлгілерді немесе тетіктердің сынған беттерін арнайы дайындықтан өткізеді. Осындай әдіспен зерттелетін металдың құрылысы макроқұрылым аталады (1.1-сурет). Макроталдау арқылы металл құрылысы туралы жалпы мәліметтер алумен қатар, оның құрылысында кездесетін ақауларды қоса анықтауға болады.

Макроқұрылымдарды талдау тәсілдерін үшке бөлуге болады:

– дайын бұйымдардың (дайындамалардың) беткі қабаттарын жай көзбен қарап бақылау, демек бұйымдардың бастапқы пішінін, өлшемін бұзбайтын тәсіл;

- бақылауға арналған металл сынықтарын немесе тетіктің істен шығу себебін анықтайтын металл омырығының беткі сипаттамасы (морт немесе тұтқыр, т.т. сынуы);

- арнайы дайындалған үлгілердің – макроысылмалардың макроқұрылымдарын талдау.

а)

б)

а) сурьма құймасының омырығы; б) пісіру жігінің макроқұрылымы

Үшінші тәсіл бойынша талдау жүргізу үлкен дайындықты қажет етеді. Басқа тәсілдермен салыстырғанда макроысылмалар арқылы беретін мәліметтер жан-жақты және кеңінен қамтылады. Макроталдауға арналған үлгілер алдын ала дайындалу керек. Ол үшін алдымен тетіктерден кесіліп алынған үлгілердің зерттейтін беттері қажақпен ысқыланып тегістеледі, сумен жуылғаннан соң химиялық реактивтермен уландырылады. Осылай дайындалған үлгілер макроысылма деп аталады. Макроысылманың көмегімен құйма металдың, деформацияланған металдың құрылыстары анықталады, дайындау технологиясын білуге болады.

Сұйық металды құйған ыдыстың ішінде суыну жылдамдығы әрбір ауданында бірдей емес, сол себепті кристалдану жағдайы да әртүрлі. Төмендегі суретте (1.2-сурет) құйма металдың ішкі құрылымының қалыптасуын көруге болады.

1 – беткі қабаты; 2 – бағаналы кристалдар ауданы; 3 – тепе-тең кристалдар ауданы; 4 – шөгу қуысы

Кристалдану үш аумақтан тұрады. Беткі ұсақ түйіршікті аумақ 1, бағаналы кристалдар аумағы 2 және тепе-теңдік кристалдар аумағы 3. Беткі үсақ түйіршікті аумақ домаланған ұсақ кристалдардан тұрады. Себебі, ыдыстың суық қабырғасымен ыстық металл арасындағы температура айырмасы күрт өзгеруіне байланысты суыну жылдамдығы аса шапшаң жүреді де, металдың ыдысқа тиген қабырғаларында саны көп кристалдар орталығы пайда болып, ұсақ түйіршікті құрылым құрылады. Беткі қабатында жұқа қабыршық түзілгеннен кейін кристалдану шарты өзгереді де асыра суыту дәрежесі төмендейді. Сонымен аздаған кристалдану орталарынан ыдыстың қабырғасына перпендикуляр жылудың бөлініп шығу бағытымен бағаналы кристалдар түзіліп, екінші аумақ құрылады. Кристалдардың жан-жаққа өсуіне көршілес дендриттер кедергі жасайды.

Үшінші аумақ – тепе-теңдіктегі кристалдар аумағы. Құймакесектің орта бөлімінде жылу белгілі бағытта бөлініп шықпайды. Кристалл туындыларының ролін жан-жақтан ысырылып ортасында жиналған әртүрлі ұсақ қатты бөлшектер атқарады. Макроысылмаларды макроталдау құйма металдағы ақауларды (1.2 – сурет, 4-шөгу қуысы), кеуектілікті, кристалларалық жарықшаларады, металдардың химиялық құрамы бойынша біртекті еместілігін (ликвация), құрылымы бойынша металл емес кірмелерді анықтайды. Мұндай ақаулар металдардың механикалық қасиеттерін төмендетеді.

Микроскопиялық талдау (микроталдау) металдар мен қорытпаларды құраушы түйіршіктердің пішіні мен өлшемдерін; әртүрлі өңдеулердің әсерінен ішкі құрылымының өзгеруін; құрылымында кездесетін металл емес кірмелерді (сульфидтер, оксидтер, т.т.); микрожарықшаларды анықтайды.

Микроскоп арқылы микроталдауға дайындалған үлгінің беті микроысылма (микрошлиф) аталады. Микроталдау үшін сынақтағы материалдан кесіліп алынған үлгінің бет қабатын қажақпен ысқылап тегістейді, жылтыратады, уландырады, сонан соң металлографиялық микроскоп арқылы зерттейді.
1.3.2.1 Микроүлгіні (микроысылманы) дайындау

Қажақпен ысқылауды қолмен немесе арнайы ажарту станогында егеу қағазының ең ірі түйіршіктісінен бастап, әрі қарай біртіндеп ұсақ түйіршікті қағаздарға ауысып отырып тегістейді, сонан соң арнайы ажарлау станогінде жылтыратылады. Ажарлау станогінің айналмалы дөңгелегі барқыт, бәйкі, жұмсақ киіз сияқты материалмен қапталып, үстіне қатты минералдардың (хром, алюминий тотықтары) ұнтағы сумен араластырылып, суспензия күйінде құйылады. Жылтаратылған микроысылма суға мұқият жуылып, кептіріледі. Осылай дайындалған үлгінің беті айнадай жарқырап тұрады.

Микроысылманың ішкі құрылымын көру үшін оның жарқыраған бетін арнаулы химиялық активті орталарда (қышқылдар, сілтілер, тұздар) уландыру керек. Химиялық реактивке металдың құрылымы әртүрлі әсерленуіне байланысты үлгінің бетіндегі түйіршіктердің шекаралары – терең ойымдалып, еріп кеткен түйіршіктер – үңгілеу болып, ерімегендері – дөңестеу болып көрінеді. Осылай дайындалған бетке түскен жарықтың ағыны ойым мен үңгілерде жұтылады да, дөңестерде шашырайды, немесе микроқұрылымының суретіне сәйкес беттерден шағылысады (1.3-сурет).

1. 
   түйіршіктер; 2- түйіршік шекаралары; 3- металл емес кірмелер.
   

1.2- суретте көрсетілгендей түйіршік шекараларының улануы басым болғандықтан түскен сәуле микроскоптың объективіне жетпей жан-жаққа шашырап сынып кетеді де түйіршіктердің шекарасы күңгірт болып көрінеді.

Металдар мен қорытпалардың құрылымын зерттеу үшін жұмыс атқару принциптері сәуленің шағылысуына негізделген металлографиялық микроскоптар қолданылады. Көп тараған микроскоптар қатарына МИМ-7, МИМ-8 типті микроскоптар жатады. Олардың көмегімен микроқұрылымдарды зерттеуге және фотосуретке түсіруге болады. Қажетті шамаға дейін үлкейту үшін жарықтың сәулесін немесе линзалар мен призмалар (оптикалық микроскопия) немесе электрстатикалық линзалар (электронды микроскопия) қолданылады.

Металлографиялық микроскоптың оптикалық схемасы 1.4- суретте көрсетілген. Электр шамының сәулесі 1, призмада 2 сынып, объектив 3 арқылы өтіп шығып, микроысылмаға 4 шағылысады да қайтадан объективтен 3 өтіп призмада 5 сынады, сонан соң окуляр 6 арқылы адам көзіне түседі.

6- окуляр

Микроскоптың жалпы үлкейту шамасын объектив пен окулярдың көрсеткіштерін көбейту арқылы анықтауға болады. Окулярдың өздік үлкейту шамасы жақтау бетіне ойылып жазылыды (мысалы, 7^х; 10^х ; 15^х; 20^х). Металлографиялық микроскоптардың жалпы үлкейту шамалары 1500-2000 есеге дейін (1.1 -кесте).

Микроскоптың көрсету дәлдігін макробұрамамен, анық көрсетуін микробұрама арқылы келтіреді. Ысылма бетінің әрбір учаскесін көру үшін үлгі қойылған үстелдегі бір-біріне перпендикуляр бағытта қозғалатын бұрамалардың көмегімен көру орнын ауыстыру керек.