Creeaza.com - informatii profesionale despre
TehnologieAfaceriScoalaDidacticaLegislatieFamilie


Cunostinta va deschide lumea intelepciunii - Referate profesionale unice
Acasa » scoala » fizica
Analiza macroscopica - metoda de cercetare a materialelor si aliajelor metalice

Analiza macroscopica - metoda de cercetare a materialelor si aliajelor metalice


Analiza macroscopica

Analiza macroscopica este cea mai simpla si mai rapida metoda de cercetare a materialelor si aliajelor metalice. De regula, ea precede orice analiza structurala mai minutioasa si consta prin observarea cu ochiul liber sau la marire de cel mult 50X a probelor cercetate.

Proba pentru analiza macroscopica trebuie prelevata din zona cea mai reprezentativa a materialului, respectand indicatiile date la proba metalografica.

Pregatirea suprafetei de cercetat este relativ simpla, in majoritatea cazurilor este suficienta slefuirea cu hartie metalografica cu granulatia 4.6 ( tab. 1. 1. ) .



Suprafetele astfel pregatite sunt sau nu supuse atacului cu reactivi.

Analiza macroscopica permite evidentierea :

aspectelor solidificarii materialelor si aliajelor metalice ( existenta dendritelor, retasurilor, fisurilor, crapaturilor etc. ) ;

aspectelor rupturii pieselor ;

neomogenitatilor de ordin chimic ;

neomogenitatilor structurale ;

zonelor imbinarilor sudate .

Figura 1. Formatii dendritice aparute in rasturnarea unui cilindru de laminor turnat

Figura 2. Dendrite de Sn formate pe suprafata

unui bloc turnat si racit lent .

Clasificarea hartiei metalografice dupa granulatie Tabel 1. 1

Tipul abrazivului

Notatie noua STAS 1753-60. Nr. de granulatie, marimea libera a ochiului sitei

( 1/100mm )

Notatie veche

Tipul abrazivului

 

Numeric

( aproximativ )

Pulbere

80

Pulbere

2 100

1 120

Micropulberi

Micropulberi

Micropulberi

M 40

M 28

M 20

M 14

M 10

M 7

M 5

1. Aspecte ale solidificarii metalelor si aliajelor metalice .

Pe suprafetele de solidificare sau in golurile de retasura se pot forma cristale diedrice, orientate tridimensional. De exemplu, in reteaua de constructie a unui fus de laminor au aparut formatii diedrice ( figura 1. ), sau la cristalizarea staniului s-au format diedre de suprafata ( figura 2. ) .

2. Aspecte ale rupturii pieselor

Aspectul suprafetei de rupere a pieselor depinde de caracteristicile materialului si de felul solicitarii, furnizand date interesante cu privire la natura materialului, marimea grauntilor etc. Ruperea poate sa fie : fragila, ductila si datorita oboselii. In cazul materialelor fragile ( cu plasticitate redusa ) ruperea se produce fara ca materialul sa se deformeze in prealabil, cum ar fi de exemplu, otelurile calite sau fontele ( figura 3. a ). Materialele care prezinta si o oarecare plasticitate si sunt solicitate intens se deformeaza plastic inainte de a se rupe, iar aspectul suprafetei este cel prezentat in figura 3. b. Ruperea prin oboseala apare in urma solicitarii pieselor la sarcini de intensitati relativ mici, insa avand un caracter alternant. Datorita actiunii sarcinilor alternante apar mici fisuri care se propaga in timp.

Figura 3. Natura rupturilor

a- Ruptura fragila a unui fus din otel calit; b-aspectul unei rupturi

cu deformare plastica; c-ruptura prin oboseala .

Ca amorse de rupere prin oboseala pot servi diferitele imperfectiuni ale stratului superficial, precum si diferitii concentratori de tensiune. Datorita propagarii in timp a acestor fisuri, sectiunea efectiva care preia sarcina exterioara se reduce mereu, iar la un moment dat depasindu-se rezistenta materialului are loc ruperea lui statica. Suprafata unei piese rupta prin oboseala prezinta doua zone distincte, una neteda care corespunde cedarii in timp si alta rugoasa, corespunzatoare ruperii bruste ( figura 3. c ) .

3. Determinarea neomogenitatilor .

3. 1. Neomogenitati de ordin chimic .

Neomogenitatile de ordin chimic sunt o consecinta a imbogatirii sau saracirii unei zone ale pieselor in componente : S, P, C etc.

Neomogenitati cauzate de sulf. Pentru determinarea neomogenitatilor date de S se face amprenta Buamann. Suprafata probei este slefuita cu hartie abraziva ( 6.4 ) si apoi spalata si degresata, cca 5.10 min., intr-o solutie de acid sulfuric diluat ( 5% ) si se aseaza cu partea sensibila pe suprafata pregatita a probei. Dupa mentinerea in stare usor plasata in timp de 3 min., hartia fotografica se spala cu apa si se introduce intr-un fixator. La contactul hartiei cu suprafata piesei au loc reactiile :

FeS+H2SO4=FeSO4+H2S

MnS+H2SO4=MnSO4+H2S

2AgBr+H2S=2HBr+Ag2S

Sulfura de Ag are o culoare brun inchisa si apare pe hartia fotografica sub forma de puncte, indicand repartizarea sulfurilor in zona creata ( figura 4 ) .

Figura 4. Amprenta Baumann pentru evidentierea

segregatiilor de sulf .

Segregatiile de fosfor. Proba slefuita cu hartia abraziva ( 6.5 ) se imerseaza timp de 1min. in reactivul Heyn sau Fry nr. 2 ( tabel 1. 2. ). Pe suprafata piesei apare un strat de Cu care se sterge cu vata sau hartie de filtru sub jet de apa. Segregatiile fosforului sunt evidentiate prin zonele de culoare inchisa ce raman pe suprafata cercetata.

3. 2. Neomogenitatile de ordin mecanic

Acestea apar de regula in urma unor prelucrari prin deformare plastica a structurii primare dendritice. In urma deformarilor plastice campul interdendritic si axele dendritelor se dispun in siruri paralele in directia eforturilor de deforma- re. O asemenea structura fibroasa ( figura ) .

Figura Structura fibroasa a piesei din otel de

constructie turnat si deformat. MOx500

poate fi pusa in evidenta in urma atacului cu reactiv Fry nr. 4 si Schrader. In acelasi mod se pun in evidenta si fibrele in cazul pieselor forjate liber sau matritate ( figura 6 ) .

Figura 6. Structura fibroasa a unei supape matritiale

Figura 7. Linii de curgere intr-o tabla subtire

Pentru evidentierea liniilor de curgere ( liniile lui Lüders ) se foloseste reactivul Fry nr. 4. Este indicat ca proba slefuita sa fie incalzita 5.30 min. la 473.573oK, se lustruieste si se degreseaza si apoi se ataca cu reactivul Fry nr. 4 ( 10 min. ) .

Degresarea se face in alcool sau in solutie de HCl 1 : 1 pentru a inlatura depunerile de cupru. In figura 7. se prezinta liniile de curgere pentru tabla subtire.

Tabelul 1. 2

Reactivi recomandati pentru analiza macroscopica

Nr. crt.

Denumirea si compozitia reactivului

Conditii de atac

Intrebuintari si observatii

 

 

OTELURI SI FONTE

 

Reactiv Fry nr. 1

Pune in evidenta segregatia fosforului. Portiunile mai putin bogate in fosfor raman neatacate. Atacul asigura un contrast clar.

 

Clorura cuprica  1, 5g

Acid clorhidric ( 1, 19 ) 30ml

Alcool etilic 30ml

Apa distilata 95ml

Reactiv Fry nr. 2

Partile mai bogate in fosfor raman neatacate. Se utilizeaza in atacul macroscopic al otelurilor speciale.

 

Clorura cuprica 4g

Acid clorhidric 20ml

Alcool etilic 20ml

Apa distilata 40ml

Reactiv Fry nr. 4

Inainte de atac este necesar ca proba sa se incalzeasca 5 pana la 30 min. intre 200 si 250oC, apoi se lustruieste si se ataca prin stergerea continua a suprafetei cu o bucata de panza inmuiata in solutie. Se spala apoi proba cu alcool sau in solutie de HCl 1 : 1, pentru a inlatura depunerea cuprului.

Se pun in evidenta liniile de alunecare si urme de deformare in otelurile cu continut scazut in carbon.

 

Clorura cuprica 90g

Acid clorhidric 120ml

Apa distilata 100ml

Reactiv Stead

Sarurile se dizolva in acid clorhidric cu adaosul unei mici cantitati de apa fiarta, apoi solutia se completeaza pana la 1000 ml cu alcool. Se spala cu apa fiarta si apoi in alcool.

Se pun in evidenta variatiile de concentratie in fosfor.

 

Clorura cuprica 10g

 

Clorura de magneziu 40g

 

Acid clorhidric 20ml

 

Alcool etilic pana la 1000ml

 

Dupa A. Schrader

Atac dupa o usoara incalzire la temperatura de 150.200oC. Dupa atac se spala intr-o solutie cu putin acid clorhidric.

Se pun in evidenta variatiile de concentratie in fosfor.

 

Clorura cuprica 6g

Clorura ferica 6g

Acid clorhidric ( 1, 19 ) 10ml

Alcool etilic 100ml

Reactiv Oberhoffer

Prin imersare. Atacul este terminat cand proba este acoperita cu un strat rosu de cupru. Proba va fi pregatita pana la lustruire cu alumina ( inclusiv ) . Dupa atac proba se spala in alcool caruia i se adauga putin acid clorhidric.

Punerea in evidenta a segregatilor in oteluri carbon si oteluri aliate ( oteluri cu proprietati speciale ) . In lumina perpendiculara, portiunile bogate in P sunt galben-rosiatice stralucitoare fata de portiunile sarace care raman negre mate; in lumina oblica fenomenul apare invers.

 

Clorura cuprica 6g

Clorura stanoasa 0, 5g

Clorura ferica 30ml

Acid clorhidric 50ml

Apa distilata 500ml

Alcool etilic 500ml

Reactiv Heyn

Se lasa reactivul sa actioneze 1.5min. Cuprul ce s-a depus pe suprafata este apoi inlaturat cu ajutorul unui tampon umezit ( fara a freca ) prin introducere sub apa.

Pune in evidenta segregatia fosforului si a carbonului in oteluri. In cazul C aceasta se corodeaza in culoare inchisa.

 

Clorura cuprica-amoniacala10g

Apa distilata 120ml

Reactiv Adler

Se dizolva in apa, intai clorura cuprica, apoi acidul clorhidric si la urma clorura ferica. Atacul se face prin imersare, urmata de spalare si uscare in curent de aer cald.

Se pune in evidenta structura din zona de influenta termica a cusaturilor sudate din oteluri carbon si slab aliate.

 

Clorura cuprica-amoniacala 3g

Clorura ferica 15g

Acid clorhidric ( 1, 19 ) 50cm3

Apa distilata 25ml

Acid azotic ( 1, 40 ) 0, 5.1ml

Atacul se face prin imersarea probei timp de 30.60s.

Pune in evidenta structura sudurilor.

 

Apa distilata 100ml

Acid azotic 4.10ml

Se utilizeaza la rece; proba se cufunda in solutie de acid sau se tamponeaza suprafata cu vata inmuiata in reactiv.

Pune in evidenta sulfurile, porozitatile, fisurile, fulgii, structura dentritica; acest reactiv este indicat la otelurile carbon.

 

Apa distilata 100ml

Acid azotic 1 parte

Se utilizeaza la rece sau la cald ( 80oC )

Pune in evidenta macrostructura pieselor turnate si forjate din otel inoxidabil.

 

Acid clorhidric 3 parti

SOLUTIA A

Se tamponeaza proba 15min. cu ajutorul solutiei A, apoi 10 min. cu solutia B, apoi 5min. cu solutia C, apoi 5min. cu solutia D. Apoi proba se spala cu apa si se usuca cu alcool.

Pune in evidenta macrodendritele fontelor.

 

Persulfat de amoniu 2, 5g

Apa distilata 100ml

SOLUTIA B

Ca si solutia A plus :  1, 5g Iodura de potasiu

SOLUTIA C

Ca si solutia B plus :  1, 5g Clorura mercurica

SOLUTIA D

Ca si solutia C plus : 15ml

Acid sulfuric ( 1, 84 )

Amprenta Baumann

O hartie fotografica cu o sare de argint se tine intr-o solutie de acid sulfuric 5% in apa distilata. Hartia imbibata se aseaza in contact perfect cu suprafata probei minim 3 min. Hartia este apoi spalata cu apa si tinuta 10min. intr-o baie de fixator obisnuita si spalata in final 10 min. in curent de apa.

In urma acestor operatii se pun in evidenta, se localizeaza si se diferentiaza incluziunile de sulfuri, sub actiunea acidului sulfuric, transforma Ag din emulsia fotosensibila in Ag2S de culoare brun-inchis. Repartizarea lor este reprodusa cu precizie. Proba nu da nici o informatie asupra continutului si segregarii fosforului.

 

SOLUTIA A

O hartie sensibila ( BrAg ) se inmoaie in solutia A, dupa scurgere se apasa 2 min. fata gelatinanta de proba lustruita; apoi hartia se developeaza 10 min. in solutia B.

Pune in evidenta oxizii ( culoare albastru-inchis ) .

 

Acid clorhidric 1, 19

SOLUTIA B

Ferocianura de potasiu 20%

Acid clorhidric ( 1, 19 ) 38ml

La fierbere 15.45 minute.

Pentru oteluri aliate.

 

Acid sulfuric ( 1, 84 ) 12ml

Apa distilata 12ml

Acid clorhidric 10ml

Se utilizeaza la 75oC timp de 2h.

Pentru atac profund la oteluri inoxidabile forjate sau matritate.

 

Acid sulfuric 10ml

Apa distilata 50ml

Clorura cuprica 300g

Se utilizeaza la rece ; durata de atac 30. 40min.

Pune in evidenta fisurile inferioare si fulgii.

 

Acid clorhidric tehnic 1800ml

Apa distilata 1300ml

Clorura cuprica amoniacala 120g

Se utilizeaza la rece; durata de atac; cateva ore.

Pune in evidenta fibrajul la otelurile matritate presate.

 

Acid clorhidric tehnic 50ml

Apa distilata 1000ml

Acid clorhidric ( 1, 19 ) 20ml

Se utilizeaza rece; durata de atac 5min.

Pune in evidenta porozitatile ( fulgii ) , sulfurile, incluziunile nemetalice precum si alte defecte de materiale si de laminare la oteluri.

 

Acid azotic ( 1, 40 ) 10ml

Acid sulfuric ( 1, 84 ) 7ml

Apa distilata 50ml

ALIAJE  NEFEROASE

 

Perclorura de fier 75ml

Suprafata probei se introduce in reactiv 30.60s apoi se spala cu curent de apa.

La aliajele neferoase cu baza de Cu cu structura dendritica.

 

Acid clorhidric ( 1, 19 ) 25ml

SOLUTIA A

Proba se introduce in solutia A pana apare o pelicula inchisa, apoi se spala cu apa si se introduce in solutia B pentru indepartarea peliculei.

La aliajele Al-Cu turnate.

 

Hidrat de sodiu 10.15% in apa distilata

SOLUTIA B

Acid azotic ( 1, 40 ) in apa distilata 50%

Acid clorhidric ( 1, 19 ) 40ml

Atac rapid cu spalare imediata

Pune in evidenta fibrajul la aliajele de aluminiu dure.

 

Acid azotic ( 1, 40 ) 40ml

Acid fluorhidric 10ml

Apa distilata 150ml

Acid azotic 4ml

Se pune in evidenta structura primara si segregatia fierului in aliaje de baza de Al ce contin Fe.

 

Acid fluorhidric 4ml

Ferocianura de potasiu 10% 4ml

Apa distilata 100ml

Apa oxigenata 30% 2ml

 




Politica de confidentialitate

creeaza logo.com Copyright © 2024 - Toate drepturile rezervate.
Toate documentele au caracter informativ cu scop educational.