Разделы сайта

Читаемое

Обновления Sep-2017

Промышленность Ижоры -->  Контроль качества и свойств стали 

[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

контроль качества-свойств стали

1. Макроскопический анализ

Назначение

Макроанализ состоит в изучении строения металла путем осмотра его излома

или поверхности, специально подготовленной для этой цели, невооруженным глазом или через лупу при малых увеличениях (30). Это позволяет наблюдать одновременно значительную часть поверхности и получить сведения об общем строении ме-



талла и о наличии в нем определенных пороков. Как правило, макроанализ позволяет выбрать участки изделия или образца, подвергающиеся в последующем более детальному микроскопическому исследованию.

В зависимости от поставленной задачи поверхность, подлежащую макроанализу, осматривают в нетравленном виде или шлифуют и подвергают травлению специально подготовленными реактивами. Приготавливают макрошлиф следующим образом. Вырезанный из изделия образец грубо обрабатывают на строгальном Станке, слесарным напильником или на наждачном точиле, а затем шлифуют поперек рисок при помощи шлифовальной шкурки. От более грубой шлифовальной шкурки по мере исчезновения рисок от предшествующих операций переходят к более мелкой. Иногда тонкое шлифование производят пастами ГОИ или металлическими пропарафиненными кругами с канавками, заливаемыми суспензией, состоящей из абразивов соответствующей зернистости. Для некоторых видов макроскопических исследований (глубокое травление, проба на серу) обработку поверхности шлифа заканчивают шлифованием грубой шкуркой. Выявление макроструктуры травлением растворами Гейна, персульфатом аммония и другими растворами солей и слабых кислот требует обработки тонкой шлифовальной шкуркой.

С помощью макроанализа можно определить различные дефекты литого, пластически деформированного и термически обработанного металла.

Исследование макроструктуры литого металла позволяет определить величину и форму усадочных раковин, усадочную рыхлость, ее протяженность и степень плотности металла, величину и форму ликвационной зоны, характер дендритной ликвации - форму, величину дендритов и их ориентировку, зоны первичной ликвации, газовые пузыри, макропоры, трещины и засоренность металла неметаллическими включениями. Макроисследование металла, подвергнутого обработке давлением (прокатке, ковке или штамповке), дает возможность обнаружить трещины, волосовины, закаты, флокены, распределение в металле серы и фосфора, а также неоднородность строения и линии сдвига в наклепанном металле. По макроструктуре металла, подвергнутого термической обработке или наплавке, можно наблюдать и измерить зоны термического влияния, зоны полной и неполной закалки, глубину цементации и обезуглероживания, протяженность наплавленного слоя и зоны сплавления.

Способы макроанализа!

В зависимости от состава сплава и задач, поставленных в исследовании, применяют следующие способы макроанализа:

1. Выявление дефектов, нарушающих сплошность металла. Для этих целей чаще применяют поперечные макрошлифы (темп-леты). Выявление флокенов, строения литой стали, волокон катаной стали осуществля-

ют с помощью реактивов для глубокого поверхностного травления. Состав некоторых реактивов для глубокого травления при веден в табл. П.1.

После травления макрошлиф приобретает рельефную поверхность с отчетливо види- мыми осями дендритов (литая сталь), ликвационной зоной и трещинами.

Для поверхностного травления чаще всего применяют реактив Гейна, содержащий на 1000 мл воды 53 г хлористого аммония NH4CI и 85 г хлористой меди СиСЬ. При погружении макрошлифа в реактив (на 30-60 с) происходит обменная реакция: железо вытесняет медь из водного раствора и она оседает на поверхности шлифа; на участках, недостаточно защищенных медью (поры, трещины, неметаллические включе* ния), происходит травление. Затем макрошлиф извлекают, удаляют ватой под струей воды слой осевшей меди и протирают досуха для предохранения от быстрога окисления на воздухе. Этот реактив более отчетливо выявляет характер ликвации и полосчатость деформированной стали, на менее четко - структуру литого металла и трещины, особенно флокены.

Для выявления структуры литого металла и трещин более целесообразно использовать реактивы для глубокого травления (см. табл. П.1).

2. Определение химической неоднородности (ликвации). С помощью макроанализа в отличие от химического анализа нельзя определить количественное содержание примесей в стали, но можно установить неоднородность их распределения. Для этой цели макрошлиф следует вырезать из ка-такой или кованой стали в продольном направлении.

Распределение серы определяют следую- щим образом (способ Баумана). Фотографическую (бромосеребряную) бумагу на свету смачивают или выдерживают 5- 10 мин в 5%-ном водном растворе серной кислоты и слегка просушивают между листами фильтровальной бумаги для удаления излишнего раствора. После этого на приготовленный макрошлиф укладывают фотобумагу и осторожно, не допуская ее смещения, проглаживают рукой или резиновым валиком для удаления оставшихся между бумагой и макрошлифом пузырьков воздуха, так как эти пузырьки оставляют на фотобумаге белые пятна и вуалируют результаты анализа. Фо-обумагу выдерживают на макрошлифе 10 мин.

Сернистые включения (MnS, FeS), име- ющиеся в поверхностных участках металла реагируют с серной кислотой, оставшейся на фотобумаге:

MnS + H2S04->MnS04 + H2S;

FeS+ H2S04-FeS04 + HgS.

Образующийся сероводород непосредственно против очагов своего выделения воздействует на кристаллики бромистого серебра фотоэмульсии

HgS + 2AgBr->2HBr + AgaS,



Таблица ИЛ

Реактивы для глубокого травления стали

Вид стали

Состав реактива

НС1 (плотность 1.2), мл

HNOa (плотность 1,5), ил

К,Сг,Ог. г

Количество воды, мл

Режим травления

температур*, С

продолжительность, мин

Углеродистая, марганцовистая, хромистая, хро-момолибденовая, хромо-ванадиевая .....

Остальные виды легированной стали (конструкционной и инструментальной) ......

Ферритные и аустенит-ные стали, устойчивые против коррозии . . .

50 1000

50 1000

60-70

60-70 60-70

15-25

25-35 30-40

в результате чего образуется сернистое серебро. Темные участки, образующиеся на фотобумаге, указывают форму и характер распределения включений сульфидов Ь исследуемой стали (или чугуне). (Знятую с макрошлифа фотобумагу промывают под струей воды, фиксируют 20-30 мин в растворе гипосульфита, затем 10 мин промывают водой и фиксируют.

Если в стали или чугуне содержится повышенное количество фосфора, то он в ютдельных участках вследствие значительной ликвации может также участвовать в реакции с бромистым серебром, образуя фосфиды серебра темного цвета.

Для определения степени ликвации углерода и фосфора используют реактив Гей-на. Способ определения ликвации углерода фосфора основан на неодинаковой тра-вимости участков с различным содержани--ем этих элементов. Участки, обогащенные углеродом и фосфором, окрашиваются в более темный цвет. Лучшие результаты до-чтигаются для стали, содержащей до Ю,6% С. В стали с более высоким содержа-даем углерода осадок меди, выделяющийся при травлении, плохо смывается с поверх-- ости шлифа.

3. Определение неоднородности строения, созданной обработкой давлением (полосчатости). Направление волокон, созданное обработкой давлением, хорошо выявляется реактивом Гейна (85 г СиСЬ и 53 г NH4CI

на 1000 мл воды), так как волокна металла и особенно их пограничные зчастки, отличающиеся по структуре и содержанию .примесей, обладают неодинаковой травимо-

СТЬЮ.

4. Определение неоднородности в структуре, созданной термической и химико-термической обработками. Для определения толщины закаленного слоя образец ломают. Слой, получивший закалку, отличается по виду излома (он имеет более мелкозерни--стый, а при закалке без перегрева - фар-*форовидный излом). Более точно толщину закаленного слоя определяют после шли-фования образца по излому (перпендикулярно оси) и травления в течение 3 мин в 55%-ном растворе соляной кислоты при

80* С. Закаленный слой получает более темную окраску.

Для определения толщины цементованного слоя образец после цементации и закалки лрмают. Наружный цементованный и закаленный слой имеет более мелкое зерно и при выполнении цементации и закалки без перегрева отличается матовым фарфоровидным (шелковистым) изломом. По толщине этого слоя судят о глубине цементации. Более точно толщину цементованного слоя определяют после шлифования образца по излому (перпендикулярно оси) и травления в реактиве, содержащем 2 г СиСЬ-ЗНгО и 1 мл НС1 на 100 мл спирта, в течение 1-2 мин. Мягкая нецементован-ная сердцевина покроется красноватым налетом меди вследствие вытеснения ее железом из реактива, тогда как цементованный слой останется нетронутым.

При необходимости полного макроскопического исследования и определения как нарушений сплошности, так и дефектов строения целесообразно придерживаться следующей последовательности. Сначала осуществить травление реактивом Гейна, позволяющим выявить строение металла; полученные результаты зарисовать или сфотографировать. Затем образец снова отшлифовать и определить распределение серы по отпечатку на фотобумаге. После этого произвести глубокое травление для определения нарушений сплошности и флокенов.

2. Микроскопический анализ

Микроскопический анализ состоит в исследовании структуры материалов при больших увеличениях. В зависимости от требуемого увеличения для четкого наблюдения всех присутствующих фаз, их количества, формы распределения, т. е. структуры в целом, используют оптические или электронные микроскопы.

Оптическая микроскопия

При использовании оптического микроскопа структуру металла можно наблюдать при общем увеличении от нескольких



[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

© 2003 - 2017 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка