studiul ůi tehnologia materialelor

Download STUDIUL ůI TEHNOLOGIA MATERIALELOR

Post on 03-Jan-2017

235 views

Category:

Documents

9 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • UNIVERSITATEA TEHNIC A MOLDOVEI

    STUDIUL I TEHNOLOGIA

    MATERIALELOR

    ndrumar pentru lucr ri de laborator

    CHI IN U

    2006

  • UNIVERSITATEA TEHNIC A MOLDOVEI

    Facultatea Inginerie i Management nConstruc ia de Ma ini

    Catedra Studiul i Tehnologia Materialelor

    STUDIUL I TEHNOLOGIAMATERIALELOR

    ndrumar pentru lucr ri de laborator

    CHI IN UU.T.M.

    2006

  • Prezenta lucrare este destinat studen ilorspecialit ilor de inginerie i management 521.8, Inginerie imanagement n construc ia de ma ini, Inginerie imanagement n transport, Transporturi interna ionale,precum poate fi utilizat i pentru executarea lucr rilor delaborator i de studen ii de alte specialit i. ndrumarul esteelaborat de profesorii catedrei STM: lucr rile 1-3 i 5-8 dedr.I.Ciofu, lucrarea 4 de dr.I. olpan, lucrarea 5 dedr.P.Postolache, lucrarea 8 de asist.univ. T.Ni ulenco.

    Elaborare: conf.univ., dr. Iurie Ciofu

    conf.univ., dr.

    conf.univ., dr. Iurie olpan

    Tatiana Ni ulenco

    Redactor coordonator: conf. univ., dr. Iurie CiofuRecenzent: conf. univ., dr. Tudor Alcaz

    U.T.M., 2006

    Petru Postolache

  • STUDIUL I TEHNOLOGIA MATERIALELOR

    ndrumar pentru lucr ri de laborator

    Elaborare: Iurie Ciofu

    Iurie olpan

    Tatiana Ni ulenco

    Bun de tipar 24.01.06 Formatul 60 x 84 1/16.Hrtie ofset. Tipar ofset. Tirajului 300 ex.Coli de tipar 8,0 Comanda nr.

    U.T.M., 2004, Chi in u, bd. tefan cel Mare i Sfnt, 168Sec ia Redactare i Editare a U.T.M.2068, Chi in u, str. Studen ilor, 11.

    Petru Postolache

  • 3

    Lucrarea de laborator nr. 1

    METODE, TEHNICI I APARATE DE ANALIZ ASTRUCTURII MATERIALELOR

    Scopul lucr rii: cunoa terea metodelor de analizemacroscopic i microscopic a structurii materialelor, studiereaaparatajului utilizat.

    Utilaje i materiale: probe pentru analize, chimicale,dispozitive, microscop metalografic.

    NO IUNI GENERALE

    Examinarea structurii materialelor i preparareaprobelor metalografice

    Se cunoa te c structura materialelor determinpropriet ile acestora. Prin influen a factorilor exteriori(presiunea, temperatura, radia ia) i interiori (compozi iachimic , gradul de puritate .a.) este posibil modificareastructurii materialelor, n scopul mbun irii propriet ilorexistente sau ob inerii unei game de propriet i noi, impuse.

    Sub no iunea de structur se subn elege un ansamblude elemente din constitu ia materialelor care posedinterconexiune i care pot fi identificate, i studiate prin metodei tehnici speciale.

    Domeniul tiin ific care se preocup de studierea idescrierea structurii materialelor metalice poart denumirea demetalografie.

    Epruvetele care se folosesc la studierea structuriimaterialelor i aliajelor se numesc probe metalografice.

    n func ie de dimensiunile elementelor structurale,structura materialelor se cunoa te, n general, de dou feluri:macrostructur i microstructur .

  • 4

    Macrostructura este structura materialelor metalicecare se caracterizeaz prin elemente de dimensiuni mari, carepot fi v zute i studiate cu ochiul liber sau cu ajutorul unordispozitive, de exemplu, lupe, dar cu puterea de m rire nu maimare de 30 ori.

    Examinarea macrostructurii poart denumirea deanaliza macroscopic . Analiza macroscopic se execut pesuprafa a de rupere sau pe sec iuni speciale. Prin aceast analizse studiaz forma i aranjarea elementelor structurii, (granule,gr un i), orientarea fibrelor n piesele prelucrate prin deformareplastic (forjarea i matri area), calitatea mbin rilor sudate,structura dendritic n piesele turnate etc. La fel se depisteazi se studiaz defectele structurii incluziunile de gaze sub

    form de porozit i i goluri, retasurile, fisurile, incluziunile dezgur , neomogenit ile chimice (licva iile de sulf i de fosfor).a..

    Proba pentru analiza macroscopic se debiteaz dinlocul stabilit, suprafa a de studiu fiind orientat n direc iarespectiv pentru a fi ct mai expresiv i corespunz toarecercet rilor n cauz . Se practic , de obicei, debitarea a maimultor probe, variind locul debit rii i planurile de orientare.Dup debitare, proba se studiaz cu ochiul liber, apoi suprafa ade examinare se supune prelucr rii mecanice (frezare,rectificare) i manuale (pilire, lefuire) n scopul ob inerii uneisuprafe e plane i netede, care se cur cu un tampon de vat .

    n astfel de stare proba deja poate fi examinat ocularsau cu lupa n scopul identific rii i studierii structurii (forma,dimensiunile i aranjarea granulelor etc.), precum i aimperfec iunilor la nivelul macro al golurilor, rupturilor,porozit ilor etc. Pentru examinarea mai calitativ i profund aacestor particularit i, precum i pentru dezv luirea iexaminarea altor defec iuni i propriet i structurale, probelemetalografice, prelucrate mecanic, se supun tratamentului

  • 5

    chimic: atacul cu reactiv chimic, specific pentru fiecare tip decercetare.

    Microstructura materialelor metalice reprezint oconstruc ie fin a structurii, care poate fi eviden iat numai prinatacul chimic metalografic (decapare cu solu ii chimicespeciale) i examinat cu ajutorul aparatelor optice(microscoape) cu gradul de m rire pn la 2000 ori.

    Examinarea microstructurii se nume te analizmicroscopic . Prin analiza microscopic pot fi determinate:

    - pentru materiale metalice monofazice: forma,dimensiunile i orientarea gr untelui;

    - pentru materiale metalice polifazice: forma idimensiunile gr un ilor din fiecare faz , orientarea lorreciproc , raportul ntre ei i distribuirea lor n spa iuetc.;

    - cantitatea i raportul elementelor (compu ilor) chimicin structur ,

    - incluziunile nemetalice (oxizi, sulfizi etc.);- modific rile structurale cauzate de tratamentele termice,

    termochimice, ac iunile mecanice etc.;- imperfec iunile structurale la nivelul micro: microfisuri,

    microsufluri, microsegrega ii etc.Analiza microscopic include n sine:

    1. Prepararea probelor metalografice respective;2. Examinarea ulterioar a acestora cu ajutorul

    microscopului metalografic.Prepararea probelor metalografice se realizeaz prin

    urm toarele etape:1. Debitarea probei.2. Preg tirea suprafe ei plane.3. Decaparea micrografic (atacul chimic metalografic).n continuare vom face cuno tin cu specificul acestor

    etape.

  • 6

    Debitarea probei se produce n locul potrivit, ndependen de scopurile analizei microscopice. T iereaepruvetei se face prin diferite metode: de mn cu bomfaierul,mecanic cu frez -disc, cu cu it de strungire, cu disc abraziv.a., electromecanic. Cerin ele principale, impuse la debitarea

    probei sunt: alegerea corect a locului, planului i direc iei deiere (mai ales pentru materiale deformate i anizotropice,

    monocristaline) i neadmiterea nc lzirii probei n timpuldebit rii i prelucr rii la temperaturi care pot provocaschimb ri structurale ale materialului cercetat, pentru ce sepractic r cirea locului de t iere.

    Cele mai utile forme ale probelor se consider probelecilindrice cu diametrul de 10 - 15 mm i n imea de 0,7 - 0,8mm din diametrul probei sau prismele cu baza p trat (10x10mm, 12x12 mm) i n imea de 10 mm (fig. 1.1, a, b). n cazulprobelor mici (din srm , foi, piese mici etc.), ele se montez ndispozitive speciale. Probele se toarn n cilindri cavi (inel,montur ) n aliaje speciale, u or fuzibile (aliajul Wood) sau nmas plastic (polistiren, bachelit ) (fig.1.1,c). n unele cazuri,epruvetele se monteaz n dispozitive speciale: menghin demn .a. (fig.1.1,d).

    a) b) c) d)

    Fig. 1.1. Probe microscopice: a) cilindric ; b) p trat ;c) n montur (1- cilindru cav, inel; 2 mas plastic ;3 prob ); d) prins n dispozitiv de mn (1 dispozitivde strngere, 2 prob )

    13

    10

    2

    1

    3

    1

    2

    10

    12

    12

  • 7

    Preg tirea suprafe ei plane de cercetare este a douaetap de producere a probei metalografice micro care serealizeaz , la rndul s u, prin lefuirea i lustruirea (polizare)suprafe ei alese. Aceste prelucr ri pot fi executate cu mna saula ma ini, dispozitive speciale (200-1400 tur/min). Att ntr-uncaz, ct i n altul proba se ine n mn i se roade cu suprafa arespectiv de hrtie mirghel.

    lefuirea se execut cu hrtie mirghel de diferitgranula ie, n ordine de la granula ia mare la cea mic (tab. 1.1).

    Tabelul 1.1Caracteristica hrtiei mirghel

    (GOST 10054 - 88)

    lefuirea ncepe n direc ia perpendicular aneregularit ilor ap rute dup debitarea probei i se executpn la dispari ia acestora. Apoi se trece la hrtia mirghel dealt num r, lund n considerare c la fiecare schimbare a hrtieiproba se spal bine de produsele lefuirii, iar direc ia lefuiriitotdeauna se schimb la 90.

    Nu se admite trecerea brusc a hrtiei mirghel de la unnum r mare la un num r mult mai mic, fiindc n acest cazrezultatul prelucr rii va fi necalitativ: n microadncituri va

    trunde praf, a chie, abraziv, ceea ce se va eviden ia n etapeleulterioare de preparare a probei i va cere prelucrarea sarepetat . n cadrul lefuirii la fel nu se admite ap sarea for at a

    Hrtia nr. Granule, m Hrtia nr. Granule, m12 150-125 M40 40-2810 125-105 M28 28-208 105-75 M20 20-146 84-63 M14 14-105 63-42 M10 10-74 53-28 M7 7-53 42-20 M5 5-3,5

  • 8

    probei pentru urgentarea prelucr rii, fiindc n acest caz seproduce nc lzirea suprafe ei prelucrate i p trunderea n ea aparticulelor abrazive, ceea ce va defecta proba prin prezen a nimaginea structurii a punctelor negre. lefuirea se realizeaz cuutilizarea nu mai pu in a 4-5 tipuri de hrtie mirghel i sefinalizeaz , de obicei, cu hrtia M 20 sau M 10.