3.3. Методи дослідження металів: структурні і фізичні

Метали і сплави мають різноманітні властивості. Використовуючи один метод дослідження металів, неможливо отримати інформацію про всі властивості. Використовують декілька методів аналізу.

3.4. Визначення хімічного складу

Використовуються методи кількісного аналізу.

1. Якщо не вимагається великої точності, то використовують спектральний аналіз.

Спектральний аналіз заснований на розкладанні і дослідженні спектру електричної дуги або іскри, що штучно порушується між мідним електродом і досліджуваним металом.

Запалюється дуга, промінь світла через призми потрапляє в окуляр для аналізу спектру. Колір і концентрація ліній спектру дозволяють визначити вміст хімічних елементів.

Використовуються стаціонарні і переносні спектроскопи.

2. Точніші відомості про склад дає рентгеноспектральний аналіз.

Проводиться на мікроаналізаторах. Дозволяє визначити склад фаз сплаву, характеристики дифузійної рухливості атомів.

3.5. Вивчення структури

Розрізняють макроструктуру, мікроструктуру і тонку структуру.

1. Макроструктурний аналіз – вивчення будови металів і сплавів неозброєним оком або за умов невеликого збільшення за допомогою лупи.

Здійснюється після попередньої підготовки досліджуваної поверхні (шліфування і травленням спеціальними реактивами).

Дозволяє виявити і визначити дефекти, що виникли на різних етапах виробництва литих, кованих, штампованих і катаних заготовок, а також причини руйнування деталей.

Встановлюють: вид зламу (в'язкий, крихкий); величину, форму і розташування зерен і дендритів литого металу; дефекти, що порушують суцільність металу (усадкову пористість, газові пухирці, раковини, тріщини); хімічну неоднорідність металу, викликану процесами кристалізації або створену термічною і хіміко-термічною обробкою; волокна в деформованому металі.

2. Мікроструктурний аналіз – вивчення поверхні за допомогою світлових мікроскопів. Збільшення – 50–2000 разів. Дозволяє виявити елементи структури розміром до 0,2 мкм.

Зразки – мікрошліфи з блискучою полірованою поверхнею, оскільки структура розглядається у відбитому світлі. Спостерігають за мікротріщинами і неметалевими включеннями.

Для виявлення мікроструктури поверхню протравлюють реактивами, що залежать від складу сплаву. Різні фази протравлюються неоднаково і забарвлюються по-різному. Можна виявити форму, розміри й орієнтування зерен, окремі фази і структурні складові.

Окрім світлових мікроскопів використовують електронні мікроскопи з великою роздільною здатністю.

Зображення формується за допомогою швидкого потоку електронів. Електронні промені з довжиною хвилі (0,04–0,12) ·10⁸ см дають можливість розрізняти деталі об'єкту, що за своїми розмірами відповідають міжатомним відстаням.

Растрові мікроскопи. Зображення створюється за рахунок вторинної емісії електронів, що випромінюються поверхнею, на яку падає потік первинних електронів, що безперервно переміщається по цій поверхні. Вивчається безпосередньо поверхня металу. Роздільна здатність дещо нижче, ніж у мікроскопів, що просвічують.

3. Для вивчення атомно-кристалічної будови твердих тіл (тонка будова) використовуються рентгенографічні методи, що дозволяють встановлювати зв'язок між хімічним складом, структурою і властивостями тіла, тип твердих розчинів, мікронапруги, концентрацію дефектів, щільність дислокацій.