Макроскопический анализ стали

Страницы: 1 2

Макроскопический анализ стали заключается в исследованиях строения металлов и сплавов невооруженным глазом или при небольшом увеличении (до 30 раз) с помощью лупы либо бинокулярного микроскопа.

Строение металлов, определяемое макроанализом, называется макроструктурой. Макроструктуру металла исследуют на специальном образце, для изготовления которого из заготовок или деталей вырезают пластины (темплеты) толщиной 10—50 мм. Выбранную для исследования поверхность (макрошлиф) темплета шлифуют, а затем протравливают.

В зависимости от назначения и интенсивности действия различают методы глубокого травления, поверхностного травления и отпечатков. После глубокого травления макрошлиф приобретает рельефность, благодаря которой отчетливо выявляются волокнистое строение (характерное для горячекатаной стали), ликвационная неоднородность (неравномерное распределение компонентов металла при его застывании), пористость, трещины и другие дефекты. Причиной волокнистого строения горячекатаной стали являются неметаллические включения, примеси. В литом металле они в большей степени сосредоточены на границах дендритов. При горячей деформации примеси располагаются в виде строчек в направлении прокатки, вызывая анизотропию механических свойств. Характеристики пластичности и ударная вязкость, полученные при испытаниях образцов, вырезанных вдоль волокна (в направлении деформации стали), оказываются выше, чем у образцов, вырезанных перпендикулярно первым. Количество и характер распределения дефектов на макрошлифах оценивают путем сравнения последних с фотоэталонами шкал. ГОСТ 10243—75 позволяет оценить по пятибалльным шкалам центральную пористость, точечную, общую и другие типы неоднородностей, межкристаллитные трещины и др.

Поверхностное травление используется для определения характера ликвации (особенно фосфора и углерода), волокнистого строения и наличия сравнительно крупных выходящих на поверхность дефектов в сварных соединениях: газовых пустот, непроваров, горячих и холодных трещин и др. Образование газовых пустот обусловлено химическими реакциями в жидком металле и газовой фазе, ведущими, например, к образованию окиси углерода или высвобождению водорода. Горячие продольные и поперечные трещины зарождаются на поверхностях раздела между структурными составляющими или в ликвационных участках вследствие разрыва еще жидких междендритных промежутков под действием напряжений, развивающихся при сварке. При правильных технологии сварки и выборе присадочных материалов горячие трещины у низкоуглеродистых и низколегированных сталей практически не образуются. Холодные трещины возникают в результате охрупчивания металла при охлаждении. Они особенно часты в условиях водородного охрупчивания и при наличии значительных остаточных напряжений.

Макроструктурный анализ сварного соединения позволяет выявить структуру в зоне сварного шва и зоне его термического влияния и наряду с механическими испытаниями дает возможность оценить пригодность стали к сварке.

Для оценки химической неоднородности стали по фосфору и сере используют метод отпечатков. Темплеты, тщательно отшлифованные и полированные, обрабатывают реактивами. Например, для выявления ликвации фосфора используют реактивы Гейна (1000 мл H2O; 53 г NH4Cl: 85 г CuCl2), Обергоффера (100 мл H2O; 10 мл спирта; 3 мл НCl; 0,2 г CuCl2-2H2O; 3 г FeCl3; 0,1 г SnCl2) и др. После травления обогащенные фосфором места остаются гладкими, в то время как на обедненных им участках образуется шероховатый слой меди.