Исследование макрошлифов

Макрошлиф – это образец с плоской шлифованной и протравленной поверхностью, вырезанный из исследуемого участка детали или заготовки. Макрошлиф, изготовленный в поперечном сечении детали называется темплетом.

Изготовление макрошлифа. На металлорежущем станке или ножовкой вырезают образец. Одну из его поверхностей ровняют напильником или на плоскошлифовальном станке. Затем образец шлифуют вручную или на шлифовально-полировальном станке шлифовальной шкуркой различной зернистости. Шлифование одной шкуркой нужно проводить в одном направлении, после чего следует смыть остатки абразива водой. Переходя на более мелкую шкурку, поворачивают образец на 90° и проводят обработку до полного исчезновения рисок, образованных предыдущей шкуркой. Затем образец очищают, промывают водой и обезжиривают, как правило, этиловым спиртом, просушивают и подвергают глубокому или поверхностному травлению. Реактив, активно взаимодействуя с участками, где имеются дефекты и неметаллические включения, протравливает их более сильно и глубоко. Поверхность макрошлифа получается рельефной.

Глубокое травление производится водным раствором соляной кислоты (50 см³ НС1, 50 см³ воды), нагретым до 60-70°С, в течение 15-25 мин для углеродистых и низколегированных сталей и 15-40 мин – для высоколегированных. Оно позволяет выявить даже внутренние дефекты (поры, раковины, ликвацию, волосовины, трещины, флокены и др.), не выходящие непосредственно на поверхность детали.

Поверхностное травление, проводимое менее агрессивными реактивами, позволяет выявить в сталях, чугунах и цветных сплавах ликвацию, макроструктуру литого или деформированного металла, дефекты, качество сварных соединений, структурную неоднородность материала, подвергнутого термической или химико-термической обработке. Например:

– волокнистость, возникающую при обработке металлов давлением (прокатке, ковке, штамповке) выявляют травлением в реактиве, содержащем 85 г. СuС1₂ и 53 г. NH₄C1 на 1000 мл воды;

– первичную кристаллизацию стали (строение литой стали) выявляют травлением в 15%-м растворе персульфата аммония , нагретом до 80 – 90°С, с выдержкой 5 – 10 мин.

Протравленный макрошлиф промывают водой для удаления травителя, обрабатывают спиртом, высушивают с целью предотвращения коррозии.

Макроанализ макрошлифов позволяет выявить структурную (например, в стали закаленной токами высокой частоты) или химическую (например, в стали науглероженной или наплавленной износо- и коррозионностойким сплавом) неоднородность, возникшую при обработке готовых изделий.

Химическая неоднородность сплава, возникающая при его производстве, называется ликвацией.

Особенно склонны к ликвации в стали – углерод, сера и фосфор. Чаще определяют общую ликвацию сплава по сечению детали. Для этого свежеприготовленный макрошлиф погружают на 2 мин. в 10% раствор двойной медно-аммиачной соли соляной кислоты (CuNH₄Cl₂). При травлении медь замещает железо и оседает на участках поверхности, обедненных S, P и C, чем защищает их от дальнейшего растравления. Места, обогащенные примесями, оказываются сильно протравленными. Затем макрошлиф промывают под струей проточной воды и снимают медь с поверхности ватным тампоном. Полученную картину зарисовывают или фотографируют.

Вредные примеси сера и фосфор оказывают существенное влияние на строение металла и его свойства. Поэтому содержание серы и фосфора в сталях строго регламентируется.

Сера вызывает красноломкость стали – охрупчивание при высоких температурах, что приводит к возникновению надрывов и трещин при горячей обработке давлением (прокатке, ковке и др.)

Фосфор сильно снижает пластичность, вызывая хладноломкость стали – охрупчивание при низких температурах.

Характер распределения названных элементов зависит от их количества, процесса кристаллизации металла в отливке или в сварном соединении и от вида обработки давлением.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучить комплект изломов заготовок и деталей с помощью лупы.

2. Зарисовать структуру изломов, видимые дефекты поверхности заготовок и деталей.

3. Изготовить макрошлиф.

4. Выявить общую ликвацию сплава погружением макрошлифа в CuNH₄Cl₂.

5. Зарисовать структуру макрошлифа после выявления ликвации.

6. Оформить отчет в виде таблицы:

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Таблица отчётности.

4. Эскиз структуры макрошлифа, после выявления ликвации.

5. Выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое макроанализ?

2. Цель макроанализа? Каким путем его проводят?

3. Какие дефекты характерны для литых, пластически деформированных и сварных изделий?

4. Что такое излом? Виды изломов, их характеристика.

5. Что такое макрошлиф? Порядок его изготовления.

6. Дать описание способов травления.

7. Что такое ликвация? Как влияют примеси серы и фосфора на свойства стали?

Лабораторная работа 2