сплави, що мають дрібні зерна мають більш високими механічними властивостями: міцністю, пластичністю і в'язкістю. Тому розмір зерна залежить від складу і технологічного процесу виготовлення сплаву (умов виплавки, розливання, обробки тиском, термічної обробки) і можуть бути не однаковими в різних плавках одного і того ж складу, то в багатьох випадках необхідно експериментальне визначення їх розмірів.
Величина дійсного зерна, тобто зерна, яке має сплав в умовах експлуатації і яке утворюється при прийнятої обробці, визначається на мікрошліф шляхом травлення. Для виявлення структури вуглецевих, легованих сталей і чавунів найбільш часто використовують реактиви:
1. Спиртовий розчин азотної кислоти (реактив Ржешотарскім) - азотна кислота (щільність 1,4) 1-5 мл, етиловий спирт 100 мл.
2. Спиртовий розчин пікринової кислоти (реактив Іжевського) - пікринова кислота (кристалічна) 4 г, етиловий спирт 100 мл.
Зерна потрапляють в площину шлифа довільними перетинами. Тому навіть якби зерна мали в просторі ідеально однакову форму і розміри, їх перетину площиною шліфа все одно були б не однаковими.
Основними параметрами розміру зерен металу, однофазного сплаву, а також будь-фази є середнє число зерен в одиниці площі шліфа (Ncp) середня площа перетину зерна в площині шліфа (Fcp) і середній лінійний розмір зерна (Дср).
Для наближеної оцінки розміру зерна застосовують порівняння досліджуваної структури з еталонними структурами при 100 - кратному збільшенні. При цьому розмір зерен характеризується умовним порядковим номером (балом) еталонної структури, що відповідає певній Fcp (або Nср).
Великою точністю відрізняється широко відомий метод Джеффріса. На матовому склі мікроскопа або на мікрофотографії підраховують число зерен всередині квадрата або кола з відомою площею. Для цього зручно використовувати картонний шаблон з квадратним отвором.
Наведене число зерен всередині квадрата
де N1 - число зерен, цілком розташованих усередині квадрата, N2 - число зерен, які перетнув сторонами квадрата.
Коефіцієнт 0,5 враховує, що сторона квадрата, перетинає ряд зерен, залишає по обидва боки від себе статистично однакові сумарні площі зерен, тобто кожне яке вони перетнули зерно належить квадрату своєї 0,5 частиною. Зерно, що потрапило в вершину квадрата, належить йому на 1/4 частина, а так як таких вершинних зерен чотири, то їх внесок в величину N складе 1.
Збільшення мікроскопа або розмір квадрата вибирають так, щоб N = 10-20, щоб не збиватися з рахунку. Загальна кількість зерен, підрахована в різних ділянках шлифа має бути не менше 150 -200. При підрахунку слід враховувати всі зерна, в тому числі і найменші, т. К. Вони в дійсності можуть виявитися випадковими перетинами великих зерен. Знаючи площу квадрата на матовому склі (Q мм 2), легко підрахувати дійсну площу на шлифе - Q / M 2. де М - лінійне збільшення мікроскопа на матовому склі.
Середнє число зерен в одиниці площі шліфа, отримуємо діленням наведеного числа зерен в квадраті (N) на його дійсну площу (Q / M 2)
Середня площа зерна
Величина Fср завжди менше максимальної площі перетину зерна в обсязі шлифа.
Лінійний розмір зерна часто характеризують величиною, званої середнім діаметром (Дср). Але слід зазначити, що зерна не сферична. Як правило, вони мають форму багатогранників. При виборі характерного лінійного розміру таких тел є невизначеність. Лінійним розміром багатогранника є довжина його ребра, відстань між протилежними гранями ін. Для характеристики середнього лінійного розміру зерна в обсязі можна використовувати діаметр сфери, вписаний в багатогранник, і його умовно називати діаметром зерна. Наближено величину Дср розраховують, виходячи з виміряного за способом Джеффріса числа зерен в одиниці площі шліфа.
Середній лінійний розмір зерна однофазного сплаву матричної фази в многофазном сплаві, а також середній лінійний розмір часток фаз і ділянок структурних складових будь-якої форми часто визначають прямо в площині шліфа методом довільних січних, вимірюючи відрізки січних, що припадають на досліджувані мікрооб'єкти (всього вимірюють 100-300 таких відрізків).
3.3. Визначення об'ємного відносини структурних складових
Об'ємне відношення структурних складових або об'ємну частку однієї з структурних складових можна визначити об'ємним методом Розіваля, використовуючи при цьому принцип Кавальєрі - Акера, відповідно до яких, частка обсягу сплаву, зайнята даної структурної складової, дорівнює частці площі, зайнятої цієї складової у випадковому перетині, або дорівнює припадає на цю складову частці довжини випадкової січної. Якщо провести пряму на шлифе, підрахувати сумарну довжину відрізків, що припадають на обумовлену складову (Sl), і віднести цю, сумарну довжину відрізків до загальної довжини січної (L), то отримаємо об'ємну частку структурної складової в сплаві
Січні слід розташовувати рівномірно по площі шліфа. Вони можуть розташовуватися паралельно один одному. Січні можна "нанести" на матове скло мікроскопа, використовуючи при цьому масштабну лінійку окуляр - мікрометра.
Лінійка окуляр - мікрометра розділена на 100 рівних частин. При розгляді структури через окуляр - мікрометр підраховують число цілих поділок його шкали укладаються на ділянки визначається структурної складової. Це число характеризує в процентах шукану частку обсягу сплаву, що припадає на дану структурну складову. Пріотношеніі Sl / L абсолютний масштаб вимірювання і збільшення мікроскопа в розрахунок не береться.
Точність об'ємної частки структурної складової в сплаві тим більше, чим більше число виміряних відрізків, що припадають на обумовлену структурну складову. Збільшувати кількість цих відрізків слід шляхом більшого числа полів структури мікрошліфа. Зменшення збільшення мікроскопа не слід робити, т. К. При цьому видимі ділянки вимірюваної структурної складової стають менше і точність вимірювання довжини кожного з них знижується. Довжини відрізків лінійки окуляр - мікрометра, що припадають на окремі ділянки вимірюваної структурної складової можуть бути не рівні числу цілих поділок. Підраховується тільки число цілих поділок шкали. Отже, похибка вимірювання буде тим більше, чим коротше вимірювані ділянки. Тому слід вибирати таке збільшення мікроскопа, при якому довжина кожної ділянки вимірюваної структурної складової становила б не менше 5-10 поділок шкали окуляр - мікрометра.