Способ изготовления металлографических шлифов Советский патент 1984 года по МПК G01N1/28 

оо

О5

о

4 Изобретение относится к металлографическому анализу структуры и свойств металлов и сплавов, в частно сти к изготовлению микрошлифов сталей и спгавов после ионного азотирования, комплексного вакуумного или гаэофазового нанесения покрытий из нитридов титана, циркония и других элементов на конструкционные детали и инструмент с целью повышения их эксплуатационных характеристик. Известен способ изготовления микрошлифов с повьшенными требованиями к xa iecTBy поверхности при исследова нии специальных сталей и сплавов, предусматридаювдий дополнительное полирование образцов, закрепленных в органической быстро.твердеющей смеси, с применением при полировании мелких супералмазных паст зернистостью до 0,25 мкм. Такое полирование чередуют с полированием с введением водной в звеси дисперсной окиси алюминия или магния в воде 1. Однако при изготовлении и анализе шлифов с тонкими твердыми диффузион ными слоями на пластичных, мягких сталях и сплавах вследствие неодинакового съема металла при полировании слоя и сердцевины происходит частичное выкрашивание и скол слоя по периметру образца. Велика трудоемкость изготовления шлифов на операции окон чательного шлифования и полирования. Известны также способы изготовления и-полирования микрошлифов qo известным схемам с механическим закреплением и заливкой образцов легкоплавкими сплавами металлов и другими композициями 23. Указанные способы также характе ризуются указанными недостатками, что ограничивает их применение. Известен способ изготовления шлифов для металлографического анализа, включающий предварительное и окончательное полирование после шлифования вначале всей, а затем части исследуемой поверхности. При этом притирка и полирование исследуемой поверхности Проводится вручную на специальных притирах из стекла или чугуна в присутствии алмазной пасты, талька и других материалов З. Недостатками данного способа явля ются ограниченная возможность изготовления шлифов из нержавеющих сталей, жаропрочных сплавов, высокая трудоемкость притирки, особенно для образцов малых сечений. Так, образцы микрокапилляров диаметром 0,2-0,6 юл из пластичных материалов обычно дефор иируются, плоскость шлифа нарушается, выкрашивается тонкий диффузион .ный слой. Аналогичные результаты получаются при полировании нержавеющих аустенитных сталей с твердым нитрйдным слоем глуби.ой 5-10 мкм. При исследовании порошковых материалов с карбидным и карбонитридным поверхностйым слоем полирование по известному способу неэффективно, особенно для тонколезвийного инструмента при анализе глубины и микротвердости слоя. Целью изобретения является повышение качества изготовления и исключение выкрашивания микрошлифов. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления металлографических шлифов, преимущественно из сталей с твердым покрытием, включающему механическое полирование шлифов в обойме с заливкой быстротвердеющими расплавами или органическими композициями, шлифы устанавливают в расходуемую керамическую обойму, содержащую микроабрйзивные компоненты, причем поверхность шлифа находится ниже края обоймы, и проводят полирование с использованием абразива расходуемой керамической обоймы. В качестве расходуемой керамической обоймы применяют высокотемпературную алюмонитридборную керамику. В процессе полирования по предлагаемому способу вначале происходит поступление первых порций микроабразивных частиц на полировочный войлочный круг, а после снятия 10-20 мкм происходит одновременное полирование поверхности микрошлифа и поступлйние новых порций абразива в зону полирования. При перемещении шлифа по радиусу круга в зону полирования каждый раз по кратчайшему пути поступают частицы шлифующего материала с , установочной обоймы. Дополнительное смачивание водой обеспечивает процесс мокрого полирования частицами, меньшими чем супералмазная паста. Возможно одновременное полирование мягкого основного материала и тончайШего твердого слоя без образования рисок, мельчайших выкрашиваний. В случае определенного более высокого соотношения прочности -и вязкости слоя и сердцевины, требующего введения иных полирующих составов или одновременного использования нескольких полирующлх компонентов, полирование ведется сразу несколькими абразивами, в том числе абразивом обоймы. Механизм полирования абразивом обоймы, содержащей микрочастицы нитрида бора и алюмонитрида бора, когда материал обоймы представляет собой керамику марки АБН, отличается от характера полирования с введением полирующих абразивных ко.тонентов в известных способах. Как следствие, исключается заваливание края шлифа и количество повреждений тонкого поверхностного слоя, повышается качество и снижается трудоемкость изготовления шлифа.

Пример 1. Цилиндрические образцы-свидетели для контроля ка- чества и глубины слоя нитрида тита,на, полученного вакуумно-ионным осаждением на установке эПН-З при обработке инструмента из порслмковой стали Р6М5, обрабатывают предлагаемым способом. После заточки на мягком круге об4)азец устанавливают для окончательного полирования в керамическую обойму из керамики АБН. Край обоймы вьаие анализируемого края металла на 50 мкм. Полирование проводят на станке СПМВ-2 на круге с покрытием из сукиа при скорости вращения круга 360 05/мин с введением на круг дистиллированной воды. Образцы сравнения шлифуют и полируют известным способом с применением настадии полирования взвеси окиси

хрома в воде.

1 ,

Шлифы на всех стадиях полирования контролируют визуально с применением микроскопа МБС-2,. а металлографический анализ слоя проводят на микроскопе МИМ-8 при увеличении 100500 крат.

При полировании по предлагаемому способу получают шлиф с покрытием из нитрида титана микротвердостью 2400-2500 кгс/мм . Слой глубиной 812 мкм практически одинаковый по всему периметру, не имеет завалов и выкрашиваний. Длительность полирования сократилась в 1,8 раза;

Пример 2. Упоры из стали 12Х8Н10Т после нанесения в вакуумноoионизированной установке слоя титана (10-12 мкм), затем слоя нитрида титана (5 мкм) полируют предлагаеwoM способом, закрепляя шлиф в керамичё кой обойме. Край шлифа на , 100 мкм ниже края расходуемой обой5мы из керамики АБН. Микрошлиф изготовлен в 1,6 раза быстрее, чем по известному способу полирования. Исключено отслоение и скол слоя от менее прочной пластичной основы, не

0 наблюдается выкрашивание тонких кромок шлифа.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет эффективно, с высоким, качеством полировать шлифы малых раз5меров из различных сталей и сплавов с тонкими высокопрочными, твердыми и специальными покрытиями при значительном (в 1,5-2,0 раза) снижении трудоемкости полирования.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИХ ШЛИФОВ,- преимущест- . венно из сталей с твердым покрытием, включающий механическое полирование шлифов в обойме с заливкой быстротвердеющими расплавами или органическими композициями, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изготовления и исключения выкрашивания микрошлифов, шлифы устанавливают в расходуемую керамическую обойму, содержащую микроабразивные компоненты, причем поверхность шлифа находится ниже края обоймы, и проводят полирование с использованием абразива расходуемой керамической обоймы. J 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что в качестве расходуемой керамической обоймы применя ют высокотемпературную алюмонитрилбо | ную керамику. (Л