Пространственное расположение фаз сказывается на порошковых материалах значительно сильнее, чем на большинстве литых. Наряду с чисто качественной оценкой структуры нужно определить количество, форму и распределение отдельных фаз.
Непосредственный подсчет, классификация и измерения геометрических элементов микроструктуры позволяют получить представление о пространственном строении материала.
Существует три способа анализа: точечный, линейный и планиметрический. В первом случае выборку проводят системой точек, во втором - случайной прямой, в третьем -случайной плоскостью.(рис. 114)
Метод анализа | Измеряемые величины | Фиксируемые пространственные параметры |
Точечный | Число точек определяемой фазы, отнесенное к общему числу точек в измеряемой системе Npkt. | Объемная доля f. |
Линейный | Длины отрезков измерительной линии, пересекающие фазу Li , Число секущих Ni. Число точек пересечения с границами зерен Zk с границами фаз Zph. Число отрезков секущей в функции их длины. | Объемная доля f. Удельная поверхность S. То же, для границ зерен Sk. То же, для меж фазных границ Sk. Степень контакта С. Средний диаметр распределения зерен по величине. |
Планиметрический | Площадь А определяемой фазы. Число сечений измеряемой пло- щади Na. Число плоских сечений как функция их среднего диаметра. | Объемная доля f. Удельная поверхность S однозначно определяемой формы. Средний диаметр этой же формы. Распределение размеров зерен по вели- чине однозначно определяемой формы. |
б) удельной поверхности элемента структуры, которую рассчитывают по числу отрезков случайных секущих Ni, проходящих через элемент структуры и их полной длины.
Ni
S = ────────
S li
Получив таким путем поверхность, отнесенную к единице объема соответствующего элемента структуры определяют дисперсность этой фазы.
№№ | Ni | Zk | ZPh | f | S | SPh | Si | C | P |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 34
6.6. Наблюдение основных структурных составляющих: пор, карбида вольфрама, связки, h-фазы.
Металлографическое исследование спеченных твердых сплавов заключается в идентификации и определении количества, формы и распределения твердых фаз и полостей (пор).
Пространственное расположение фаз оказывает сильное влияние на прочность, твердость и износостойкость твердых сплавов. Наряду с чисто качественной оценкой структуры нужно определить количество, форму и распределение отдельных фаз.
Металлографический анализ партий твердого сплава проводят для каждой из выпускаемых партий. В соответствии с ГОСТ 9391 предусмотрено определение следующих фаз и структурных составляющих:
- величина зерна a-фазы, то есть зерна карбида вольфрама,
- величина зерна сложного карбида титана, или TiCW-фазы,
- характер распределения связки, или - b-фазы,
- присутствие и характер распределения h-фазы - двойного карбида вольфрама и кобальта,
- включение свободного углерода (в виде графита),
- степень пористости, характер и величина пор.
КАРБИДНАЯ ФАЗА СТРУКТУРЫ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
Группа сплавов ВК. В структуре твердых сплавов группы ВК 80-90% занимают зерна карбида вольфрама - это характерные угловатые кристаллы, треугольной, квадратной и четырехугольной формы. Размеры зерен колеблются от 0,5 до 10 мкм, в отдельных специальных случаях - до 30 мкм в сплавах с увеличенным размером карбидных зерен.
При травлении щелочным раствором железосинеродистого калия (красная кровяная соль) зерна карбида вольфрама не окрашиваются и выглядят под микроскопом блестящими белыми частицами с голубоватым оттенком.
Типичные структуры твердых сплавов группы ВК с различным содержанием кобальта, величиной частиц и их формой показаны на рисунке 117 (ГОСТ 9391).