Разделы сайта

Читаемое

Обновления Feb-2020

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

десятков до 2000-3000 раз. При таком увеличении можно оценить элементы структуры, по размерам превышающие 0,2 мкм. Поскольку размеры большинства фаз превышают 0,2 мкм, оптические микроскопы широко используют на практике для иссле-довайия микроструктуры многих сплавов.

В задачи микроскопического исследования сплавов входит: определение величины и формы кристаллов, составляющих сплав; выявление структуры, сформировавшейся в сплаве в результате термической обработки; обнаружение микропороков, нарушающих цельность сплава, и неметаллических включений; ориентировочное определение химического состава сплава и отдельных составляющих структуры.

Для ручения структуры сплавов приготавливают микрошлифы ~ специальные образцы, вырезанные из изделия и имеющие полированную гладкую поверхность, отражающую световые лучи. Деталь или образец небольших размеров можно после соответствующей подготовки поверхности установить непосредственно на столик микроскопа. При значительных размерах детали из различных ее участков вырезают специальные образцы. Так, например, при необходимости изучить структуру отливки образцы вырезают в различных ее сечениях (от максимальных до минимальных) перпендикулярно поверхности отвода тепла (это дает возможность установить микроструктуру поверхностных и серединных участков отливки). Структуру деталей после термической обработки проверяют по всему сечению; соответственно и изготавливают образцы для микроанализа. При исследовании причин разрушения различных деталей в процессе эксплуатации образцы для микроанализа вырезают вблизи места разрушения и в отдалении от него с тем, чтобы можно было определить наличие каких-либо отклонений в строении металла. Кроме того, изучают структуру в продольном и поперечном направлениях. Как правило, площадь поверхности микрошлифа не должна превышать 4 см.

Микрошлифы неправильной формы или с размером меньше 10 мм в поперечнике для облегчения обработки закрепляют в специальном зажиме из двух пластин, которые можно при помощи винтов сближать и раздвигать; иногда их заливают специальными легкоплавкими сплавами с температурой плавления, не превышающей температуру видимых структурных изменений при нагреве материала образца. Для заливки образцов наиболее часто применяют сплав Вуда (50% Bi; 12,5% Cd; 25% Pb; 12,5% Sn) с температурой плавления 76® С, сплав Розе (52,5% Bi; 31,5% Pb; 16% Sn) с температурой плавления 96® С, свинец с температурой плавления 327° С. В последнее время образцы вместо залиэки легкоплавкими-сплавами иногда запрессовывают в пластмассы.

После получения плоской поверхности образцы шлифуют шлифовальной шкуркой различных номеров (последовательно от наиболее грубой до наиболее тонкой). Направление движения образца по шлифовальной шкурке или положение образца отно-

сительно направления вращения круга при смене сорта шкурки следует периодически изменять на 90 * для удаления ранее возникших рисок, имеющих вид гребешков и впадин. При переходе к шлифовальной Шкурке с более мелким зерном абразива глубокие риски сменяются все более мелкими.

Оставшиеся после шлифования мелкие дефекты поверхности удаляют полированием. Применяют механический, химико-механический и электрохимический способы полирования.

Механическое полирование проводят на вращающемся круге с натянутым или наклеенным полировальным материалом (фетр, бархат, или тонкое сукно), на который не-npeplJBHO или периодически наносят абразивные вещества с частицами очень малых размеров (оксид алюминия, оксид железа оксид хрома и т.д.). Эти вещества предварительно взмучивают в воде, а затем покрывают ими круг. Полировальный круг должен быть влажным, а нажатие образца незначительным. Частота вращения круга диаметром 250 мм при полировании черных и цветных металлов должна составлять 400-600 мин-

В тех случаях, когда исследуемые шлифы металлов и сплавов имеют весьма высокую твердость или требуется изучить строение поверхностного покрытия, имеющего резко отличную твердость от твердости основного металла, рекомендуется применять полирование с помощью алмазного* порошка. Предварительное шлифование образца проводят в обычном порядке и заканчивают на круге со шлифовальной шкуркой зернистостью 240. Затем готовят диск: для полирования: 0,025 г алмазного порошка, частицы которого имеют в поперечнике не более 8 мкм, втирают в сухое тонкое сукно, натянутое на диск, после чего поверхность диска смазывают легким слоем парафина, а сам диск монтируют в полировальном станке; частота вращения круга составляет 200 мин-

Химико-механическое полирование про- водят полировальным кругом, на котором: вместе с абразивом нанесены химические вещества, способствующие ускорению полирования. Для полирования черных металлов применяют пасту ГОИ. Эта паста выпускается трех сортов по зернистости и состоит из окиси хрома, стеарина, керосина, олеиновой кислоты и соды. Для полирования цветных металлов применяют химически активные реактивы (например,. раство желтой кровяной соли), которые ускоряюг процесс полирования, а в некоторых случаях выявляют также микроструктуру без последующего травления.

Электрохимическое полирование проводяг в электролитической ванне, причем образец является анодом. Катодом обычно является* пластинка из нержавеющей стали. Шлифованную поверхность образца устанавливают напротив катода. Состав электролита, а также плотность тока на аноде выбираюг в зависимости от материала шлифа (табл. 11,2).

Под действием тока выступы на шлифо-



Таблица II.2 Состав электролита и

режимы электрохимического полирования некоторых металлов и сплавов

Металл или сплав

Состав электролита

Плотность тока, А/см*

Температура, С

Углеродистая сталь

Легированная сталь

Аустенитная нержавеющая сталь

Медь

Латунь и бронза

Ллюминиевые -сплавы

Никелевые сплавы

1. Азотная кислота (плотность 1,48)

2. 48% ортофосфорной кислоты, 40% серной кислоты, 12% воды

3. 165 мл соляной кислоты, 765- мл уксусного ангидрида, 50 мл воды, 0,5% (по массе) алюминия

1. Азотная кислота (плотность 1,48)

2. 54 мл соляной кислоты, 800 мл спирта, 146 мл воды

3. 20% серной кислоты, 60% ортофосфорной кислоты, остальное вода

1. 38% ортофосфорной кислоты, 53% глицерина, 9% воды

2. 60% серной кислоты, 307о ортофосфорной кислоты, 10% воды

1. 7,2% хромового ангидрида, 21,7% двухромово-кислого натрия, 7% уксусной кислоты, 5,8% серной кислоты, 58,3% воды

2. Ортофосфорная кислота

3. Пирофосфорная кислота

7,2% хромового ангидрида, 21,7% двухромово-кислого натрия, 7% уксусной кислоты, 5,8% серной кислоты, 58,3% воды 38% серной кислоты, 48% ортофосфорной кислоты, 14% воды

60% серной кислоты, 40% воды

8-10 0,1-0,6

8-10 2-4

7-10 0,2-2 20-30

0,65-

0,75

8-10

0,2-0,4

30 35-50

30 70

50-70

20-115

20-25

60-75

20-25 20-25 60-75 70-90 25-40

анной поверхности растворяются (анодное растворение), в результате чего поверхность образца постепенно становится ровной зеркальной).

Электрохимическое полирование более совершенно, чем другие способы полирования, ускоряет процесс полирования, позволяет полностью избежать изменений в структуре поверхностного слоя в связи с возможной деформацией (наклепом) и иногда выявляет особенности микроструктуры, не юбнаруживаемые после механического полирования и химического травления.

После полирования независимо от принятого способа микрошлиф промывают водой, затем спиртом и просушивают фильтро-аальной бумагой.

Изучение микроструктуры начинают с рассмотрения шлифа в нетравленом виде, т. е. непосредственно после полирования, 51ромывки и высушивания. В этом случае в поле зрения микроскопа на фоне белого круга можно заметить отдельные, обычно небольшие темные участки. Они могут предоставлять собой неметаллические включения, мелкие поры, структурные составляющие, характерные для некоторых сплавов (на- пример, графит в сером чугуне).

Количество и характер распределения неметаллических включений определяются сравнением вида наблюдаемой поверхности микрошлифа при увеличении в 100 раз со специально разработанной шкалой баллов для неметаллических включений стали (ГОСТ 1778-70). Природа включений при

микроанализе стали может быть установлена травлением специальными реактивами и наблюдением за протравливаемостью и окраской, а также наблюдением шлифа в поляризованном и ультрафиолетовом свете. Оценку графитовых включений в металлической основе отливок из серых чугунов проводят по типовой шкале, установленной ГОСТ 3443-77. Включения графита оценивают по количеству, определяемому по площади, занимаемой графитом в поле зрения микроскопа, и характеру их распределения.

После просмотра нетравленого шлифа для более полного изучения структуры сплава шлиф травят. Существует несколько методов травления, различающихся по воздействию на поверхность металла.

Наиболее распространено травление методом избирательного растворения фаз. Метод основан на различии физико-химических свойств отдельных фаз и пограничных участков зерен. В результате различной интенсивности растворения создается рельеф поверхности шлифа. Если освещать шлиф падающим светом, то из-за присутствия косых лучей образуются теневые картины, по которым можно судить о структуре сплава Этот метод травления позволяет установить не только структуру многофазных сплавов, но и структуру чистых металлов и твердых растворов. Зерна чистых металлов и твердых растворов имеют неодинаковую кристаллографическую ориентировку. Поэтому на приготовленную плоскость микрошлифа приходятся зерна, срезанные по разным кристал-



Таблица II.3

Реактивы для травления чугунных и стальных микрошлифов

Наименование

Состав

Применение

Для выявления структуры углеродистых сталей и чугунов

Спиртовой раствор азотной кислоты (реактив Ржешотарского)

Спиртовой раствор пикриновой кислоты (реактив Ижевского) Раствор азотной и соляной кислот в глицерине

Царская водка

Щелочной раств©р пик-рата натрия

Щелочной раствор красной кровяной соли

Реактив Марбле

Раствор щавелевой кислоты

Раствор соляной и азотной кислот

Концентрированный раствор азотной и соляной кислот

Азотная кислота (плотность 1,4 г/смз) 1-5 мл, этиловый спирт 1(Ю мл

Пикриновая кислота (кристаллическая) 4 г, этиловый спирт 100 мл

Азотная кислота (плотность 1,4* г/смз) 10 мл, соляная кислота (плотность 1,19 г/смЗ) 20-30 мл, глицерин 30 мл

Соляная кислота (плотность 1,19 г/сцз) 3 части, азотная кислота (плотность 1,4 г/см) 1 часть

Пикриновая кислота 2 г, едкий натр 25 г, вода 100 мл

Красная кровяная соль 10 г, едкий кали 10 г, вода 100 мл

Для выявления структуры углеродистой стали и чугуна, а также азотированной и цементованной сталей. Реактив окрашивает перлит* в темный цвет, выявляет границы зерна феррита, структуру мартенсита и продуктов отпуска То же

Для выявления структуры высокохромистой, быстрорежущей и аустенитной марганцовистой стали в закаленном состоянии

Для выявления структуры не-ржавйощих сталей и сплавов. Перед применением реактив следует выдержать 20-30 ч Для выявления цементита (окрашивается в темный цвет, карбиды хрома и вольфрама не окрашиваются). Применяют в кипящем состоянии Для выявления карбидов, содержащих хром и вольфрам, а также фосфидов в фосфидной эвтектике (окрашиваются в темный цвет). Применяют в горячем состоянии

Для выявления границ зерен стали

20 г CuS04, 100 мл соляной кислоты (плотность 1,19 г/смз), 100 мл этилового спирта

Щавелевая кислота 10 г, вода 90 мл

Соляная кислота (плотность 1,19 г/смз) 10 мл, азотная кислота (плотность 1,4) 3 мл, этиловый спирт 87 мл

Соляная кислота (плотность 1,19 г/смз) 50 мл, азотная кислота (плотность 1,4) 8 мл, вода 50 мл

Для химического травления сталей аустенитного класса. При замене этилового спирта на такое же количество воды возможно электролитичеЬсое травление 10-15 с при напряжении на зажимах ванны 12- 15 В

Для электролитического травления сталей мартенситного к аустенитного классов. Режим травления: напряжение на зажимах ванны 2-10 В, продолжительность травления 1-10 с Для электролитического травления сталей аустенитного мартенситного и мартенситно-ферритного классов. Ржим травления: напряжение 5- 12 В, плотность тока 0,6- 0,8 А/см2, продолжительность травления до 10 с Для электролитического травления сталей аустенитного класса. Режим травления: плотность тока 1 А/см, напря-,жение 5-12 В, продолжительность травления 10 с



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

© 2003 - 2020 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка