Metalografie II - Pozorování světel

Metalografie II - Pozorování světelným mikroskopem




Mikroskopické zjišťování základních struktur ocelí, litin a neželezných kovů

Po vybroušení, vyleštění a naleptání výbrusu provádíme mikroskopické pozorování struktury. Při pozorování se zaměřujeme hlavně na hodnocení jednotlivých charakteristických znaků struktury, které mají vliv na vlastnosti kovu nebo slitiny. Jsou to zejména:

počet strukturních složek

druh strukturních složek

charakter strukturních složek

stav vzorku (po odlití nebo po mechanickém či tepelném zpracování)

jakost provedeného zpracování


Pro identifikaci strukturních fází používáme v metalografii často vertikální metalografické mikroskopy. Pozorování se provádí zdola, tzn.. že vzorek je umístěn nad objektivem, takže pouhým položením vzorku na stolek mikroskopu je zajištěna kolmá poloha pozorovaná plochy k optické ose.
Vertiální metalografický mikroskop je výhodný pro svou stabilitu a úsporu místa. Pozorovaný vzorek se pokládá na pracovní stůl mikroskop, který je možno posouvat pomocí dvou vzájemně kolmých šroubů . Pozorování je tak možné provádět v různých místech studované plochy. Obraz se zaostřuje zvedáním nebo snižováním pracovního stolku pomocí dvou stavěcích šroubů (jeden je na hrubé a druhý na jemné zaostření struktury).

Optický systém metalografického mikroskopu se skládá z objektivu, okuláru, pomocných čoček, zrcátek a hranolů.
Základní částí mikroskopu je objektiv, který vytváří zvětšený a převrácený obraz studované struktury. Objektiv se skládá z několika čoček, neboť zobrazení jednoduchou čočkou není dokonalé.Obraz vytvořený objektivem je okulárem dále zvětšen. Zvětšení mikroskopu při vizuálním pozorování je určeno součinem zvětšení objektivu a okuláru, které je vyryto jejich objímkách.
Zde používaný metalografický mikroskop je dobře vybaven pro pozorování ve světlém a tmavém poli:

Při pozorování ve světlém poli se část světla vysílaného zdrojem odráží od planparalelního skla, projde objektivem a dopadá kolmo na povrch výbrusu.Odražené paprsky se potom vracejí objektivem zpět do okuláru. Při tomto průchodu světla se jeví rovné plochy výbrusu, které odrážejí paprsky, jako světlé. Prohlubně, rýhy a nerovnosti, které paprsky do objektivu neodrážejí, jako tmavé.

Při pozorování v tmavém poli musíme mikroskop upravit tak, že do průchodu paprsků vsuneme clonu a paprsky pak procházejí pouze jejím mezikružím. Po odrazu od planparalelní destičky se dále odrážejí od zrcadlových plošek kondenzoru nasazeného na objektiv. Na výbrus dopadají tedy paprsky šikmo a odrážejí se od roviny výbrusu mimo objektiv. V okuláru se proto odrážející se paprsky jeví jako tmavé. Nerovnosti potom odrazí alespoň část světla do objektivu a jeví se jako světlé.

Základní strukturní fáze ocelí a litin

Základní podmínky pro vznik jednotlivých strukturních fází příslušného kovu znázorňují rovnovážné i nerovnovážné diagramy. Na obr. 1 je část rovnovážného diagramu soustavy Fe-C.


Obr.1: Část rovnovážného diagramu soustavy Fe - C

V rovnovážném diagramu metastabilní soustavy Fe-Fe3C můžeme podle obsahu uhlíku vymezit několik koncentračních oblastí s charakteristickými strukturními součástmi, ve kterých se mění struktura a vlastnosti slitin jen na základě změny podílu přítomných složek.
Slitiny s nízkým obsahem uhlíku do 2,14 %C se nazývají oceli. Uhlík je nejdůležitějším prvkem oceli. Množství uhlíku určuje vlastnosti každého druhu oceli. Uhlík se vyskytuje ve slitinách železa volně jako grafit nebo ve formě sloučeniny se železem. Tato sloučenina Fe3C (karbid železa) se v metalografii nazývá cementit.

Oceli rozdělujeme na:

podeutektoidní …..do koncentrace 0,765% C

do 0,018% C je struktura tvořena feritem, na hranicích zrn se vyskytuje terc. cementit

0,018-0,765% C je struktura oceli tvořena feritem a perlitem (tmavší zrna po hranicích zrn feritu)


eutektoidní……….slitina s obsahem 0,765% C je čistě perlitická struktura

nadeutektoidní…... koncentrace 0,765 – 2,14% C

strukutra těchto ocelí je tvořena perlitem a sekundarním cementitem, který tvoří síťoví po hranicích zrn původního austenitu


Na obr. 2 jsou vidět struktury zmíněných ocelí.


Obr.2: Mikrostruktura slitin soustavy Fe - C


Při vyšším obsahu uhlíku můžeme materiál zpracovávat jen litím, a proto jej nazýváme litinou. Překročí-li obsah uhlíku ve slitině 2,14% C krystaluje soustava Fe- Fe3C v oblasti bílé litiny.
Litiny podle obsahu uhlíku rozdělujeme na :

podeutektické……………do 4,3% C - struktura je tvořena trans. ledeburitem, sek. cementitem a perlitem

eutektické……………….. 4,3% C - strukturu tvoří rozpadlý (trans.) ledeburit, který má v základní bílé cementitické hmotě uloženy tmavé ostrůvky perlitu

nadeutektické…………….nad 4,3% C - strukturu tvoří primární cementit a trans. ledeburit


Na obr. 3 jsou vidět struktury zmíněných kategorií bílých litin:


Obr.3: Mikrostruktura bílých litin

Kromě bílých litin se v praxi ve velké míře používají též šedé litiny. Šedá litina se od bílé liší tím, že u šedé litiny část nebo celé množství uhlíku je přítomno ve formě grafitu. Tvrdost šedé litiny je nižší než u bílé litiny, takže šedá litina má dobrou obrobitelnost řeznými nástroji a je proto důležitým konstrukčním materiálem.
Tyto litiny rozdělujeme též na podeutektické, eutektické a nadeutektické.


Struktury šedých litin jsou patrné na obr.4:


Obr.4: Mikrostruktura šedých litin
Na vlastnosti šedé litiny má velký vliv množství, velikost a způsob vyloučení lupínků grafitu. Grafit se může vylučovat ve formě:

lupínků, lamel

zrn

vloček

Hrubé částice grafitu porušují celistvost základní kovové hmoty a jsou příčinou místních koncentračních napětí při namáhání součásti. Mechanické vlastnosti šedé litiny lze zlepšit očkováním:

křemíkem..….zvýší se počet krystalizačních míst, ve kterých pak z taveniny přednostně krystaluje grafit ve tvaru jemných lupínků

hořčíkem……ten ovlivňuje tvar grafitu; ten se díky Mg vylučuje ve tvaru kulových částic a tím se zvýší tvárné vlastnosti a houževnatost šedé litiny


Základní strukturní fáze neželezných kovů


SLITINY HLINÍKU

Technicky významný je hliník a jeho slitiny. Je to nejdůležitější konstrukční materiál. Pevnost hliníku stoupá s tvářením za studena, přičemž platí zásada, že s vyšší čistotou hliníku se zpevnění zmenšuje.
Hliník tvoří s řadou kovů velké množství technicky významných slitin. Přísadové prvky se většinou v hliníku omezeně rozpouštějí a tvoří substituční tuhé roztoky. Nejčastějšími legujícími prvky jsou Si, Cu, Ni, Mn.
Nejznámějšími slévárenskými slitinami Al jsou siluminy:

podeutektické…….4,5-10% Si…struktura je tvořena primárními krystaly tuhého roztoku a a eutektika a+Si

eutektické…………10-13%Si….strukturu tvoří eutektikum, tzn. základní hmota tuhého roztoku a, ve kterém jsou uloženy jehlice eutektického Si

nadeutektické…….14-28% Si….ve struktuře vznikají kromě eutektika též primární krystaly Si

Křemík je ve všech slitinách vyloučen za normálních podmínek v podobě tenkých jehlic. Pro zjemnění struktury a tím i zlepšení mechanických vlastností se siluminy očkují nebo modifikují. Po modifikaci se struktura eutektického siluminu mění z jehličkovitého eutektika na eutektikum globulární obsahující dendrity tuhého roztoku a .


SLITINY MĚDI

Pro zvýšení pevnosti a jiných mechanických vlastností se Cu leguje přísadovými prvky. Slitiny Cu s jinými kovy se dobře svařují a dobře pájí. Ze slitin Cu používaných v průmyslu jsou nejznámější mosazi a bronzy.
Bronzy jsou obecne slitiny Cu s různými prvky. Bronz dostává název podle legujícího prvku, který je k Cu přidán.

Cínové bronzy

Jsou to slitiny Cu-Sn. S rostoucím obsahem Sn se barva bronzu rychle mění.Cínové bronzy do 5% Sn jsou červené, 5-10%Sn jsou zlaté, do 30%Sn jsou bílé.

Již malé množství Sn zvyšuje pevnost . Největší pevnost je při 10-15% Sn. Cín také snižuje teplotu počátku tání cínových bronzů a usnadňuje tak jejich výrobu. Pro technickou praxi jsou významné slitiny od 10 do 20% Sn.

Mosazi

Slitina Cu-Zn do 45% Zn je mosaz. Při malém množství Zn je mosaz zbarvena do červena, při vyšším obsahu Zn do žluta. Kolem 45% Zn je zbarvení světle žluté.

Rovnovážný diagram je složitý a pro technickou praxi má význam pouze oblast v rozmezí koncentrací 0-50% Zn. Při vyšších koncentracích jsou slitiny křehké.

Kết quả (Việt) 2:

Metalografie II - Pozorování světelným mikroskopem Mikroskopické zjišťování základních struktur ocelí, Litin một neželezných kovů Po vybroušení, vyleštění một naleptání výbrusu provádíme mikroskopické pozorování struktury. PRI pozorování se zaměřujeme hlavně na hodnocení jednotlivých charakteristických znaků struktury, které Maji vliv na vlastnosti kovu nebo slitiny. Jsou để zejména: počet strukturních složek druh strukturních složek charakter strukturních složek STAV vzorku (po odlití nebo po mechanickém CI tepelném zpracování) jakost provedeného zpracování Pro identifikaci strukturních fází používáme v metalografii Casto vertikální metalografické mikroskopy. Pozorování se provádí zdola, TZN .. Ze vzorek je umístěn nad objektivem, takže pouhým položením vzorku na stolek mikroskopu je zajištěna kolmá poloha pozorovaná plochy k optické OSE. Vertiální metalografický mikroskop je výhodný pro svou stabilitu một úsporu Mista. Pozorovaný vzorek se pokládá na pracovní stůl mikroskop, který je možno posouvat pomocí dvou vzájemně kolmých šroubů. Pozorování je tak možné provádět v různých místech studované plochy. Obraz se zaostřuje zvedáním nebo snižováním pracovního stolku pomocí dvou stavěcích šroubů (jeden je na hrubé một druhý na jemné zaostření struktury). Optický hệ thống metalografického mikroskopu se skládá z objektivu, okuláru, čoček pomocných, zrcátek một hranolů. Základní Casti mikroskopu je objektiv, který vytváří zvětšený một převrácený obraz studované struktury. Objektiv se skládá z několika čoček, neboť zobrazení jednoduchou čočkou není dokonalé.Obraz vytvořený objektivem je okulárem Dale zvětšen. Zvětšení mikroskopu PRI vizuálním pozorování je určeno součinem zvětšení objektivu một okuláru, které je vyryto jejich objímkách. Zde používaný metalografický mikroskop je Dobre vybaven pro pozorování đã světlém một tmavém poli: PRI pozorování đã světlém poli se CAST Svetla vysílaného zdrojem odráží od planparalelního skla, projde objektivem một dopadá kolmo na povrch výbrusu.Odražené paprsky se potom vracejí objektivem zpět làm okuláru. PRI tomto průchodu Svetla se jeví rovné plochy výbrusu, které odrážejí paprsky, Jako Svetle. Prohlubně, rýhy một nerovnosti, které paprsky làm objektivu neodrážejí, Jako tmavé. PRI pozorování v tmavém poli musíme mikroskop upravit tak, Ze làm průchodu paprsků vsuneme clonu một paprsky pak procházejí Pouze jejím mezikružím. Po odrazu od planparalelní destičky se Dale odrážejí od zrcadlových plošek kondenzoru nasazeného na objektiv. Na výbrus dopadají Tedy paprsky šikmo một odrážejí se od roviny výbrusu mimo objektiv. V okuláru se proto odrážející se paprsky jeví Jako tmavé. Nerovnosti potom odrazí alespoň CAST Svetla làm objektivu một jeví se Jako Svetle. Základní strukturní phiền ocelí một Litin Základní podmínky pro vznik jednotlivých strukturních fází příslušného kovu znázorňují rovnovážné i nerovnovážné diagramy. Na OBR. . 1 je CAST rovnovážného diagramu soustavy Fe-C Obr.1: Diễn viên rovnovážného diagramu soustavy Fe - C V rovnovážném diagramu metastabilní soustavy Fe-Fe3C můžeme podle obsahu uhlíku vymezit několik koncentračních oblastí s charakteristickými strukturními součástmi, đã kterých se Meni struktura một vlastnosti slitin jen na základě změny podílu přítomných složek. Slitiny s nízkým obsahem uhlíku làm tăng 2,14% C se nazývají oceli. Uhlík je nejdůležitějším prvkem oceli. Množství uhlíku určuje vlastnosti každého druhu oceli. Uhlík se vyskytuje đã slitinách železa volně Jako grafit nebo đã forme sloučeniny se železem. Tato sloučenina Fe3C (karbid železa) se v metalografii nazývá cementit. Oceli rozdělujeme na: podeutektoidní ... ..do koncentrace 0765% C làm 0.018% C je struktura tvořena feritem, na hranicích zrn se vyskytuje terc. cementit 0,018-0,765% C je struktura oceli tvořena feritem một perlitem (tmavší zrna po hranicích zrn feritu) eutektoidní ......... .slitina s obsahem 0765% C je čistě perlitická struktura nadeutektoidní ... ... koncentrace 0765 - tăng 2,14% C strukutra těchto ocelí je tvořena perlitem một sekundarním cementitem, který tvoří síťoví po hranicích zrn původního austenitu Na OBR. 2 jsou vidět struktury zmíněných ocelí. Obr.2: Mikrostruktura slitin soustavy Fe - C PRI vyšším obsahu uhlíku můžeme Vật liệu zpracovávat jen litím, một proto jej nazýváme litinou. Překročí-li obsah uhlíku đã slitině tăng 2,14% C krystaluje soustava Fe- Fe3C v oblasti mật litiny. Litiny podle obsahu uhlíku rozdělujeme na: podeutektické ............... làm 4,3% C - struktura je tvořena trans. ledeburitem, sek. cementitem một perlitem eutektické .................. .. 4,3% C - strukturu tvoří rozpadlý (trans.) ledeburit, který má v základní mật cementitické hmotě uloženy tmavé ostrůvky perlitu nadeutektické ............... .nad 4,3% C - strukturu tvoří primární cementit một trans. ledeburit Na OBR. 3 jsou vidět struktury zmíněných kategorií bílých Litin: Obr.3: Mikrostruktura bílých Litin Kromě bílých Litin se praxi v đã Velké Mire používají Tez Sede litiny. Seda litina se od mật Lisi Tim, Ze u Sede litiny CAST nebo Cele množství uhlíku je přítomno đã grafitu forme. . Tvrdost Sede litiny je nižší Nez u mật litiny, takže Seda litina má dobrou obrobitelnost řeznými nástroji một je proto důležitým konstrukčním materiálem Chi Cú lợn litiny rozdělujeme Tez na podeutektické, eutektické một nadeutektické. Struktury šedých Litin jsou patrné na obr.4: Obr.4: Mikrostruktura šedých Litin Na vlastnosti Sede litiny má Velky vliv množství, velikost một způsob vyloučení lupínků grafitu. Grafit se Muze vylučovat đã forme: lupínků, lamel zrn vloček Hrubé částice grafitu porušují celistvost základní kovové hmoty một jsou příčinou místních koncentračních napětí PRI namáhání součásti. Mechanické vlastnosti Sede litiny lze zlepšit očkováním: křemíkem .. ... .zvýší se počet krystalizačních sương mù, đã kterých pak z taveniny přednostně krystaluje grafit đã tvaru jemných lupínků hořčíkem ...... mười ovlivňuje tvar grafitu; mười se díky Mg vylučuje đã tvaru kulových částic một Tim se zvýší tvárné vlastnosti một houževnatost Sede litiny Základní strukturní phiền neželezných kovů SLITINY HLINÍKU Technicky významný je hliník một jeho slitiny. Je để nejdůležitější Vật liệu konstrukční. Pevnost hliníku Stoupa s tvářením za Studená, Jindřichův Hradec, přičemž Plati Zásada, Ze s Vyšší čistotou hliníku se zpevnění zmenšuje. Hliník tvoří s řadou kovů Velké množství technicky významných slitin. Přísadové prvky se většinou v hliníku omezeně rozpouštějí một tvoří substituční tuhé Roztoky. Nejčastějšími legujícími prvky jsou Si, Cu, Ni, Mn. Nejznámějšími slévárenskými slitinami Al jsou siluminy: podeutektické ...... .4,5-10% Si ... struktura je tvořena primárními krystaly tuhého roztoku aa eutektika một + Si eutektické ............ 10 13% Si ... .strukturu tvoří eutektikum, TZN. základní hmota tuhého roztoku một, đã kterém jsou uloženy jehlice eutektického Si nadeutektické ...... 0,14-28% Si ... .ve struktuře vznikají kromě eutektika Tez primární krystaly Si Křemík je đã všech slitinách vyloučen za normálních podmínek v podobě tenkých jehlic. Pro zjemnění struktury một Tim tôi zlepšení mechanických vlastností se siluminy očkují nebo modifikují. Po modifikaci se struktura eutektického siluminu Meni z jehličkovitého eutektika na eutektikum globulární obsahující dendrity tuhého roztoku a. SLITINY Medi Pro zvýšení pevnosti một jiných mechanických vlastností se Cu leguje přísadovými prvky. Slitiny Cu s jinými kovy se Dobre svařují một Dobre pájí. Ze slitin Cu používaných v průmyslu jsou nejznámější mosazi một bronzy. Bronzy jsou obecne slitiny Cu s různými prvky. Bronz dostává název podle legujícího prvku, který je k Cu přidán. Cínové bronzy Jsou để slitiny Cu-Sn. S rostoucím obsahem Sn se Barva bronzu rychle mění.Cínové bronzy làm 5% Sn jsou červené, 5-10% Sn jsou Zlate, làm 30% Sn jsou mật. Již Malé množství Sn zvyšuje pevnost. Největší pevnost je PRI 10-15% Sn. Cin mất snižuje teplotu počátku Tani cínových bronzů một usnadňuje tak jejich výrobu. Pro technickou praxi jsou významné slitiny od 10 làm 20% Sn. Mosazi Slitina Cu-Zn làm 45% Zn je mosaz. PRI malém množství Zn je mosaz zbarvena làm červena, PRI vyšším obsahu Zn làm žluta. Kolem 45% Zn je zbarvení Svetle žluté. Rovnovážný sơ đồ je složitý một pro technickou praxi má význam Pouze oblast v rozmezí koncentrací 0-50% Zn. PRI vyšších koncentracích jsou slitiny křehké.