Robert Gabor aboratorium metod badania materiałów 6. Metalografia ilościowa 00-006 006 by remolo Robert Gabor pomyśl zanim skopiujesz Więcej na: www.tremolo.prv.pl, www.tremolo.elektroda.eu eu, www.tremolo. tremolo.pl dział laboratoria
MEODY OWIERZCHIOWE MEOD IMERYCZ Metoda polegała na wycięciu ze struktury obszaru prostokątnego, następnie obrysowaniu za pomocą planimetru obranego pomiarowego obszaru ziaren nie stykających się z krawędziami prostokąta. Struktura zobrazowana była w powiększeniu 35x ole powierzchni wyniosło ( powiekszone) = ~ 4000 Zakładając, że powiększenie było równomierne w całej powierzchni obrazu oryginalny wycinek struktury miał pole równe ( powiekszone) 4000 = = = 0,3 35 0565 Ziaren w zaznaczonym obszarze było 6 zatem: 6 = = = ~ 00 0,3 < >= = 5 0 3 MEOD JEFFRIES Ze struktury gruboziarnistej w powiększeniu 35x wycięto koło o średnicy 80 i polu ( 80 ) π d 3,4 ( powiekszone) = = = 5434 4 4
Zakładając, że powiększenie było równomierne w całej powierzchni obrazu oryginalny wycinek struktury miał pole równe ( powiekszone) 5434 = = = 0,4 35 0565 iczba ziaren, która przecięła się z krawędzią obszaru wyniosła = iczba ziaren jaka znalazła się wewnątrz obszaru wyniosła = 4 w 3
Zatem skoro obszar pomiarowy jest kołem to, wg metody Jeffriesa: w + υ p + ω = < d > υ = ; ω = 0 4D < d ><< D zatem dla tych warunków υ = I ostateczny wynik to: 4+ 0,5 + 0 5 = = = ~ 6,80 0,4 0,4 3 < >= = 4,63 0 MEOD RZECIĘĆ WĘZŁÓW W metodzie tej liczymy ilość punktów węzłowych czyli punktów w których zbiegają się powierzchnie ziaren. iczność tych punktów to ich ilość w danej powierzchni zgładu widzianego pod mikroskopem. rzyjęliśmy obszar roboczy 75x75 o polu 5650 W rzeczywistym materiale po uwzględnieniu skali obszar ten ma pole powierzchni 0,053. Zatem liczność względna punktów węzłowych w materiale wynosi = = = 396, 0,053 Zgodnie z jednym ze wzorow wyprowadzonych przez S.. Sałtykowa: 4
= = 98, astępnie możemy wyliczyć średnie pole ziarna. 0,00504 5, 04 0 < >= = = 98, 5 omiar porównawczy: wg -66/H 66/H-4507 omiar polega na porównaniu jakościowym struktury z wzorca ze strukturą badaną. Wzorzec powinien przedstawiać w możliwie najdokładniej obraz struktury. Metoda ta nie nadaje się do struktur silnie zdeformowanych na przykład przez zgniot. Badanemu zgładowi najbliżej było do struktury przedstawionej na obrazku z numerem 5 Co oznacza że średnia wielkość ziarna wynosi około: G = 8 = = = 56 3 5 8 omiar długości względnej stereologiczną metodą punktów węzłowych: Stereologiczna metoda oparta jest na jednym ze wzorów wyprowadzonych przez S.. Sałtykowa = V = 396, 79, 4 3 = gdzie v długość względna linii w strukturze przestrzennej, czyli długość linio przypadająca na jednostkę objętości. MEODY IIOWE Struktura liniowa jest miejscem przecięcia się struktury płaskiej z linią prostą (odcinkiem pomiarowym) umieszczonym na zgładzie. Badając strukturę liniowa możemy wyliczyć: = - czyli liniową liczność względną ziaren, gdzie to liczba ziaren - długość odcinka pomiarowego = - czyli liniową liczność punktów granicznych, liczność punktów <> - średnią liniową wielkość ziaren (długość ziaren) 5
Obliczam liniowa względną liczność punktów granicznych, w trzech pomiarach: 0 ) = = = 6,7 0,6 9 ) = = = 5 0,6 3) 6 = = = 0 0,6 Wyciągam średnią z 3 pomiarów i otrzymuje: = 4 a podstawie wzoru Sałtykowa (względna ilość ziaren w strukturze liniowej jest równa względnej ilości punktów granicznych) = = 4 omiar powierzchni względnej Sv Stereologiczną metodą przecięć siecznych omiar powierzchni względnej stereologiczną metodą siecznych w przypadku zorientowanej struktury przestrzennej. W jednofazowej, jednorodnej strukturze przestrzennej powierzchnie graniczne S częściowo zorientowane. owierzchnie o orientacji liniowej cechuje oś orientacji. arametr Sv czyli średnia powierzchnie ziarna w przestrzeni 3-wymiarowej wylicza się wg wzoru SV =,57 + 0, 49, gdzie to liczność względna punktów węzłowych w odcinkach pomiarowych; w pierwszym składniku prostopadłych do osi orientacji, w drugim równoległych do tejże osi 6
omiar powierzchni względnej Sv Stereologiczną metodą przecięć siecznych Struktura przecięta 9-toma liniami prostopadłymi do osi orientacji oraz 4-toma liniami równoległymi do tejże e osi owiększenie 35x prostokąt wycięty ze struktury ma rzeczywisty wymiar 40x85 Co odpowiada rzeczywistej strukturze: 0,7385 x 0,554 omiar powierzchni względnej Sv Stereologiczną metodą przecięć siecznych omiar powierzchni względnej stereologiczną metodą siecznych w przypadku zorientowanej struktury przestrzennej. W jednofazowej, jednorodnej strukturze przestrzennej powierzchnie graniczne S częściowo zorientowane. owierzchnie o orientacji liniowej cechuje oś orientacji. arametr Sv czyli średnia powierzchnie ziarna w przestrzeni 3-wymiarowej wylicza się wg wzoru SV =,57 + 0, 49, gdzie to liczność względna punktów węzłowych w odcinkach pomiarowych; w pierwszym składniku prostopadłych do osi orientacji, w drugim równoległych do tejże osi 7
iczba przecięć granic z liniami prostopadłymi do osi orient.: Za liczbę przecięć z osiami prostopadłymi przyjąłem średnią z 9 pomiarów liniowych n 9 i = = + +... + = 9 9 n i= i 35 = = =... = 9 = = 0,554 35 35 80, zatem: + +... + 9 3 + + 30 + 6 +... + 4 55 7 = = = = = = 48,97 / 9 9 9 0,554 iczba przecięć granic z liniami równoległymi do osi orient.: Za liczbę przecięć z osiami prostopadłymi przyjąłem średnią z 4 pomiarów liniowych n 4 i = = + +... + = ' 9 ' ' ' 4 n i= ' i 80 ' = ' = ' =... = ' 9 = = 0,7385 80 35 40, zatem: + +... + + + 3+ 9 +... + 0,5 4 = = = = = ' 4 ' 4 ' 0, 7384 7,759 / Obliczam Sv względną powierzchnie w strukturze przestrzennej SV =,57 + 0, 49 =,57 48,97 + 0, 49 7, 759 = 88, 774 3 Obliczam stopień orientacji liniowej α, korzystając ze wzoru: ( ) ( ) ( ),57, 57, 57 48, 97 7, 759 33, 55 α = = = = = 0,375 S,57 + 0, 49 88, 774 88, 773 V Stopień orientacji α zawierał się pomiędzy 0< α < 8
Struktura dwufazowa β omiar parametru β = w strukturze punktowej. β β = - jest to względna liczność punktów ortogonalnej siatki znajdujących się w obszarze fazy β do wszystkich punktów siatki o określonej rozdzielczości. zw. ułamek punktów. W naszym przypadku rozważyłem strukturę ferrytyczno-perlityczną stali. Rzutując na powierzchnie zdjęcia zgładu siatkę ortogonalną 40 punktów szerokości na 7 punktów wysokości. astępnie zliczyłem ilość punktów nakładających się na strukturę czarnego perlitu. Siatka posiada = 7 40 = 080 punktów erlit jest pokryty β =7 punktami Zatem: β 7 β = = = 0, 080 erlit zawiera się w % powierzchni. ilość ferrytu to dopełnienie do 00% czyli materiał zawiera 88% ferrytu. Dzięki tym wyliczeniom możemy wyliczyć, że stal zawiera 88% praktycznie zerowego roztworu węgla w żelazie α (ferrycie) i % mieszaniny eutektoidalnej czyli perlitu o stężeniu wegla 0,8% Zatem węgla w tej stali jest: 0,89*0%C + 0,*0,8%C = 0,% C Zatem badana stal jest stalą niskowęglową. 9
WIOSKI: W wyniku przeprowadzenia ćwiczenia poznaliśmy podstawowe metody nieautomatyczne służące do określania wielkości ziaren w strukturze polikrystalicznej. Oraz niektóre metody automatyczne przy użyciu komputerowych programów graficznych. W wyniku przeprowadzenia ćwiczenia porównaliśmy strukturę zgładu jednofazowego zgładu metalograficznego za pomocą 4 metod powierzchniowych: metody planimetrycznej, metody Jeffriesa, metody przecięć punktów węzłowych, metody porównawczej. W trzech pierwszych metodach zaobserwowano bardzo podobne wyniki ilość ziaren w strukturze wynosila około 00 na milimetr kwadratowy (z drobnymi różnicami nie większymi niż 0%). Średnia długośc linii w strukturze przestrzennej wyniosła 794/ 3 iniowa względna liczność ziaren w strukturze wyniosła 4/ Średnie pole płaskie przekroju ziarna w strukturze przestrzennej wyniosło 44,56 / 3 Stopień orientacji wyniósł α = 0,375 Ilość względna liczność punktów perlitu w stali wyniosła 0, natomiast 0,88. Co oznacza że stal miała około 0,% węgla., ułamek ferrytu wyniósł Metody metalografii ilościowej pozwalają wywnioskować: - Jak zorientowane są ziarna w strukturze i jakim kierunkom naprężeń został on poddany (na przykład poprzez zgniot). - ile wynosi średnia wielkość ziarna: liniowa, powierzchniowa i objętościowa (oraz jak się to ma do właściwości mechanicznych danego materiału) - jaka jest liczność punktów (węzłów w strukturze), jaka jest liczba ziaren w strukturze - jakie jest wzajemne stężenie składników mieszaniny wielofazowej - jaki jest udział procentowy węgla w stali złożonej na przykład z ferrytu i perlitu o określonych stężeniach węgla. iteratura.. Wala Mikroskopowe badania metalograficzne Wydawnictwo UŚ Katowice 004. Z. Wendorf Metalografia W Warszawa 977 00-006 006 by remolo Robert Gabor pomyśl l zanim skopiujesz Więcej na: www.tremolo.prv.pl, www.tremolo.elektroda.eu, www.tremolo.pl dział laboratoria 0