Материаловедение. Атлас микроструктур. Часть 2

Москва  2022

МИНИС ТЕРС ТВО НАУКИ И ВЫСШ ЕГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА 
 
Кафедра металловедения цветных металлов

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ.  
Атлас микроструктур

Часть 2

Лабораторный практикум

Допущено учебно-методическим объединением 
по образованию в области металлургии в качестве учебного 
пособия для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по направлениям 22.03.02 «Металлургия», 
«Технологии материалов»

№ 4361

УДК 620.22:669 
 
М34

Р е ц е н з е н т ы : 
канд. техн. наук, доц. С.С. Киров; 
канд. техн. наук, заместитель проректора по образованию О.А. Ушакова 
(Сколковский институт науки и технологий)

А в т о р ы : 
С.В. Медведева, О.И. Мамзурина, М.Н. Постникова,  
О.А. Яковцева, Р.Ю. Барков

М34  
Материаловедение. Атлас микроструктур. Часть 2 : 
лабораторный практикум / С.В. Медведева, О.И. Мамзу-
рина, М.Н. Постникова, О.А. Яковцева, Р.Ю. Барков. – 
Москва : Издательский Дом НИТУ «МИСиС», 2022. – 
78 с.

Лабораторный практикум является методическим дополнением 
для подготовки, выполнения и защиты лабораторных работ по изуче-
нию микроструктур сплавов, проводимых в рамках курса «Материа-
ловедение». 
Содержание практикума соответствует программе дисциплины 
«Материаловедение» для студентов бакалавриата, обучающихся по 
направлению 22.03.02 «Металлургия».

УДК 620.22:669

 Коллектив авторов, 2022
 НИТУ «МИСиС», 2022

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ........................................................................... 4
1. Техника микроструктурного анализа. Количественная 
металлография .................................................................. 5
Тесты для проверки знаний .............................................. 7
2. Типичные микроструктуры сплавов .................................. 9
2.1. Однофазные структуры .............................................. 9
2.2. Форма первичных кристаллов .................................. 10
2.3. Двухфазные структуры сплавов ................................ 13
2.4. Виды двойных эвтектик ........................................... 18
2.5. Виды тройных эвтектик ........................................... 19
Тесты для проверки знаний ............................................ 20
3. Микроструктуры углеродистых сталей и чугунов .............. 22
3.1. Отожженные углеродистые стали .............................. 23
3.2. Белые чугуны  ........................................................ 27
3.3. Серые чугуны ......................................................... 30
Тесты для проверки знаний ............................................ 34
4. Структуры термически обработанных сталей .................... 37
4.1. Виды термической обработки стали ........................... 38
4.2. Химико-термическая обработка стали ....................... 46
Тесты для проверки знаний ............................................ 48
5. Микроструктура промышленных цветных сплавов ........... 51
5.1. Медь и медные сплавы ............................................. 51
5.2. Алюминиевые сплавы ............................................. 61
5.3. Магниевые сплавы .................................................. 68
5.4. Сплавы на основе легкоплавких металлов .................. 70
5.5. Титановые сплавы .................................................. 71
Тесты для проверки знаний ............................................ 74
Библиографический список ............................................... 77

ВВЕДЕНИЕ

Настоящий практикум предназначен для обучающихся по 
направлению 22.03.02 «Металлургия» и включает дополнительную 
информацию в виде набора микроструктур реальных сплавов 
для выполнения лабораторных работ по курсу «Материаловедение» 
в IV семестре.
В лабораторном практикуме приведены диаграммы состоя-
ния, микроструктуры изучаемых сплавов с указанием структур-
ных составляющих и методические материалы в графическом 
виде для более полного освоения курса. Лабораторный практи-
кум построен как атлас фотографий микроструктур (углероди-
стых сталей в отожженном состоянии и после различных терми-
ческих обработок, чугунов, промышленных цветных сплавов), 
что особенно важно при освоении курса в условиях дистанцион-
ного режима обучения. 
Фотографии микроструктур сделаны на световых металлогра-
фических микроскопах Neophot-30 и Axiovert 200MМАТ фирмы 
Carl Zeiss.

1. ТЕХНИКА МИКРОСТРУКТУРНОГО 
АНАЛИЗА. КОЛИЧЕСТВЕННАЯ 
МЕТАЛЛОГРАФИЯ

Микроструктура однофазного сплава, снятая в световом 
микроскопе Neophot-30:
Увеличение

3,2×8

6,3×10

12,5×20

Микроструктура однофазного и двухфазного сплавов, снятая в световом 
микроскопе Axiovert 200MМАТ фирмы Carl Zeiss в разных режимах

Светлопольное изображение
Темнопольное изображение

Светлопольное изображение
Темнопольное изображение

Светлопольное изображение 
(рельеф поверхности)
Изображение в поляризованном 
свете

Объект-микрометр

Тесты для проверки знаний

1. 
Минимальное разрешаемое расстояние в световом микро-
скопе равно:
1) 
0,2 мкм;
2) 
0,2 м;
3) 
0,2 дм;
4) 
0,2 мм.

2. 
В качестве иммерсии используют:
1) 
воду дистиллированную;
2) 
масло растительное;
3) 
спирт технический;
4) 
масло кедровое.

3. 
Роль объектива в создании увеличенного изображения 
объекта – это:
1) 
увеличение изображения;
2) 
дает основное увеличение;
3) 
уменьшение параметров структуры;
4) 
умножение увеличения объектива.

4. 
К металлографическому шлифу предъявляются следую-
щие требования:
1) 
иметь плоскую поверхность;
2) 
иметь отполированную поверхность;
3) 
иметь фаску;
4) 
иметь зеркальную, обработанную травителем поверхность.

5. 
Способы приготовления шлифов известны следующие:
1) 
механический;

2) 
электролитический;
3) 
магнитный;
4) 
ручной.

6. 
Количественная металлография решает такие задачи, 
как:
1) 
определение размера зерна;
2) 
определение объемного соотношения структурных со-
ставляющих;
3) 
определение средней хорды зерна;
4) 
определение количества структуры.

7. 
Удельная поверхность раздела при изменении размера 
зерна:
1) 
не меняется;
2) 
увеличивается;
3) 
уменьшается;
4) 
меняется автоматически.

8. 
При изменении увеличения объемная доля фазы в сплаве:
1) 
не меняется;
2) 
увеличивается;
3) 
уменьшается;
4) 
меняется автоматически.

9. 
К методам оценки размера зерен в однофазных сплавах 
относятся:
1) 
метод случайных секущих;
2) 
метод Розиваля;
3) 
метод Кавальери–Акера;
4) 
метод наименьших квадратов.

10. Минимальное расстояние между двумя соседними части-
цами, при котором они еще видны раздельно, – это:
1) 
хорда;
2) 
секущая;
3) 
разрешаемое расстояние;
4) 
иммерсия.

2. ТИПИЧНЫЕ МИКРОСТРУКТУРЫ 
СПЛАВОВ

2.1. Однофазные структуры

Медь М1 (99,96% Cu) после отжига 
Структура: равноосные зерна меди. 
Травитель: 3% FeCl3 и 10% HCl в воде

Медь М1 (99,96% Cu) после деформации 
Структура: зерна меди, сильно вытянутые в направлении деформации. 
Травитель: 3% FeCl3 и 10% HCl в воде

2.2. Форма первичных кристаллов

Дендритная форма

Диаграмма состояния Cu-O

    

Cu-0,2% O в литом состоянии 
Структура: первичные зерна меди 
и эвтектика ((Cu) + Cu2O).

Cu-0,5% O в литом состоянии 
Структура: первичные 
кристаллы Cu2O и эвтектика 
((Cu) + Cu2O).

Травитель: 3% FeCl3 и 10% HCl в воде

Граненые кристаллы

Диаграмма состояния Al-Si

АК12 в литом состоянии 
Структура: эвтектика ((Al)+Si) и первичные кристаллы Si. 
Травитель 1% HF в воде