MATERIALE sI TEHNOLOGII PRIMARE 1.

LUCRAREA DE LABORATOR NR. 1.

ANALIZA MACROSCOPICĂ A MATERIALELOR METALICE

1. PRINCIPIUL LUCRĂRII

Prin studiul microscopic al metalelor sau a1iaje1or se întelege studiul efectuat cu ochiul liber sau cu lupe simple (marire maxim 50:1) al aspectului. exte­rior al pieselor, suprafetelor de rupere sau al unor sectiuni special pregatite si atacate, în scopul de a obtine informatii cu privire 1a felul materialului, granulatia sa, tratamente termice suferite sau pentru punerea în evidenta a eventualelor defecte.

Examinarea microscopica este prima etapa în cercetarea structurii si caracteristicilor unei piese mete1ice fiind urmata de obicei de alte analize (microscopice, chimice, încercari mecanice etc.).

1.1. Studiul macroscopic al aspectului exterior si al suprafetei de rupere

Prin acest studiu se p 19319d31t oate pune în evidenta caracterul ruperii, tratamente termice si termochimice aplicate materialului etc.

1.1.1. Studiul macroscopic al suprafetei de rupere a unei piese turnate sau

lingou

Structura si proprietatile pieselor turnate prezinta anumite particularitäti legate de fenomenul de cristalizare primara.

O sectiune 1ongitudinala într-un lingou turnat (din otel calmat) pune în evidenta cele trei zone de cristalizare caracteristice (vezi fig.1.1).

  - zona cristalelor marginale, 1, foarte fine (crusta de solidificare) ce se formeaza ca urmare a contactului materialului rnetalic lichid cu peretii reci ai lingotierei;

- zona cristalelor columnare, 2, (zona a de transcrista1izare sau bazaltica), formata din cristale dezvoltate mai puternic dupa o anumita directie (a cedarii caldurii);

- zona cristalelor centrale, 3, formata din cristale uniform dezvoltate dupa toate directiile (echiaxiale). Trecerea de la zona cristalelor columnare la cea centrala se face prin doua zone intermediare având o structura dendritica neorientata respectiv o structura mixta (dendrite de dimensiuni mici si cristale echiaxiale mari).

  Tot în aceasta sectiune se pot pune în evidenta retasura principala, a (si daca este cazu1 a celei secundare) si segregatiile (neomogenitatile) zone1e, 5 si 5'.

  În cazul unei piese. turnate functie de grosimea peretilor piesei, de natura formei de turnare etc. extinderea celor trei zone amintite poate fi diferita, în principiu întâlnindu-se toate aspectele enumerate mai sus.

a) b)

Figura 1.2.

1.1.2. Stabilirea prin studiu macroscopic a caracterului ruperii

Suprafetele supuse studiului în acest caz pot fi obtinute intentionat pe epruvete supuse unor încercari distructive sau pot fi ale unor piese avariate în exploatare.

  Ruperile pot fi clasificate în doua mari categorii: ruperi ductile (plastice, tenace) si ruperi fragile. Din punct de vedere macroscopic ruperea ductila se caracterizeaza prin prezenta unor deformatii plastice prealabile pronuntate (vezi figura 1.3) iar ruperea fragila prin absenta acestor deformatii înainte de ruperea fragila, propagarea ruperii având loc la limita dintre graunti (intercristalin - în suprafata de rupere se pot pune in evidenta dimensiunile agregatelor policristaline, figura 1.a).

Figura 1.3 Figura 1.4

Un aspect deosebit prezinta suprafetele de rupere ale unor piese datorita oboselii (figura 1.5). Ruperea prin oboseala apare în cazul solicitarii piesei la sarcini care variaza în timp dupa o anumitä lege.

Ruperea are loc prin initierea si propagarea unei fisuri pâna când sectiunea efectiva a piesei devine mai mica decât sectiunea necesara preluarii eforturilor respective, moment în care se produce ruperea fragila. Ca urmare suprafata de rupere prezinta doua zone distincte:

- o zona neteda corespunzatoare propagarii fisurii;

- o alta zona grauntoasa (cristalina) corespunzatoare ruperii fragile (prin smulgere, intercristalin).

1.1.3. Stabilirea prin cercetare macroscopica a suprafetelor de rupere, a naturii materialului si a tratamentelor termice aplicate pieselor

  Studiind macroscopic suprafata de rupere a unei piese se pot trage unele concluzii si în legatura cu natura materialului si a tratamentelor suferite de acesta.

 

Figura 1.6

Otelurile cristalizeaza într-un interval mare de temperatura, daca exista conditiile aparitiei segregatiilor dendritice, astfel ca, axa cristalului de austenita va fi saraca în fosfor, acesta ramânând între ramurile si trunchiurile dendritelor. Datorita dimensiunii mari a atomilor de fosfor viteza sa de difuzie este foarte mica astfel încât uniformizarea concentratiei în fosfor nu se realizeaza prin nici o metoda. Rezulta deci ca segregatia fosforului se mentine punându-se în evidenta structura primara (de turnare) a otelului.

c) Punerea în evidenta a structurii primare

Proba pregatita se ataca cu un reactiv (reactiv Oberhoffer) având urmatoarea compozitie chimic 0,5 g clorura de staniu, 1g clorura cuprica, 30 g clorura ferica, 5 ml. acid clorhidric, 500 ml. alcool etilic, 500 ml. apa.

Cercetând proba în lumina verticala portiunile bogate în fosfor apar de culoare deschisa fata de portiunile sarace care ramân negre, mate (figura 1.7).

1.2.3. Punerea în evidenta a structurii fibroase obtinute în urma deformarii plastice la cald

Figura 1.8