Краткие теоретические сведения. При макроанализе проводят исследование макрострук­туры

При макроанализе проводят исследование макрострук­туры, т. е. строения металла, видимое невооруженным глазом или при небольшом увеличении (до 10...30 раз) с помощью лупы.

Макроанализ применяют для выявления в металле трещин, несплошностей: газовых пузырей, усадочной рыхлости, раковин, шлаковых включений, дендритного строения, структурной не­однородности, расположения волокон в поковках и штамповках, лик­вации серы и фосфора, качества сварного соединения.

Макроструктура может быть исследована непосредственно на по­верхности заготовки или детали, в изломе или на вырезанном образце (темплете) после его шлифования и травления специальным реактивом. Образец для макроанализа вырезают из определенного места в отливке, поковке или детали в зависимости от задачи ис­следования. Образец (темплет) металла, поверхность которого подготовлена для макроанализа, называется макрошлифом.

Приготовление макрошлифа. Поверхность образца, предназначенную для макроанализа, обра­батывают на фрезерном, строгальном или плоскошлифовальном станке. Для получения более гладкой поверхности образец шлифуют с по­мощью шлифовальной шкурки на вращающемся круге или вручную. В по­следнем случае по поверхности образца водят шлифовальной шкур­кой, обернутой вокруг деревянного бруска. Шлифование начинают шкуркой с наиболее грубым абразивным зерном, затем постепенно переходят на шлифование шкуркой с более мелким зерном. При переходе с одного номера шкурки на другой направление шлифования меняют на 90°. После шлифования образец протирают и под­вергают травлению.

Выявление дефектов, нарушающих сплошность металла. Для выявления в стали трещин, пор, раковин и т. д. проводят глубокое травление отшлифованного образца водным раствором соля­ной кислоты (50 см³ НС1, 50 см³ воды).

Работу выполняют в следующей последовательности.

1. Отшлифованную поверхность образца протирают салфеткой, смоченной спиртом.

2. В водяную баню, установленную в вытяжном шкафу, помещают фарфоровую ванну, наливают в нее реактив и нагревают до темпера­туры 60-70°С.

3. Образец при помощи щипцов погружают в горячий реактив, вы­держивают в нем 10-45 мин, затем вынимают из реактива.

4. Образец промывают водой, затем 10-15% водным раствором азотной кислоты и просушивают.

При глубоком травлении раствором кислоты высокой концентрации происходит растравливание дефектов, нарушающих сплошность металла. Дефекты становятся видимыми невооруженным глазом.

Выявление строения литой стали. Строение литой стали (дендритную структуру) выявляют травле­нием отшлифованного образца в 15% водном растворе персульфита аммония.

Работу выполняют в следующей последовательности.

1. Отшлифованную поверхность образца протирают салфеткой, смоченной спиртом.

2. В водяную баню помещают фарфоровую ванну, наливают в нее реактив и нагревают до 80-90°С.

3. Образец при помощи щипцов погружают в горячий реактив и выдерживают в нем 5-10 мин, затем вынимают из реактива.

4. Образец промывают водой и просушивают.

Выявление волокнистой структуры. Выявление волокнистости стали производят путем травления от­шлифованного образца в реактивах следующего состава:

а) 85 г хлорной меди, 53 г хлористого аммония в 1000 см³ воды.

б) 50 см³ НС1, 50 см³ воды. Травление производят по методике выявления дефектов, нарушающих сплошность металла.

Выявление неоднородности распределения (ликвации) серы. Для выявления в стали ликвации серы применяют метод Баумана, заключающийся в следующем.

1. Макрошлиф протирают салфеткой, смоченной спиртом, и кладут на стол шлифованной поверхностью вверх.

2. Лист глянцевой бромосеребряной фотобумаги вымачивают на свету в течение 5-10 мин в 5 % водном растворе серной кислоты, слегка просушивают для удаления избытка раствора и накладывают эмульсионной стороной на макрошлиф. Приглаживают сверху резиновым валиком, чтобы удалить образовавшиеся пузырьки, и выдер­живают на макрошлифе в течение 2-3 мин, затем осторожно снимают.

3. Полученный отпечаток промывают в воде, фиксируют в 25% водном растворе гипосульфита, снова промывают в воде и просушивают.

Полученные на фотобумаге участки коричневого цвета указы­вают на места, обогащенные серой (скопления сульфидов). Если фотобумага имеет равномерную окраску, то это означает, что сера расп­ределена равномерно.

Появление темных участков в местах, обогащенных серой, объясняется тем, что сначала между серной кислотой, впитанной в фотобумагу, и включениями МnS, в виде которых сера находится в стали, происходит следующая реакция:

МnS + Н₂SO₄ = МnSO₄ + Н₂S.

Образующийся сероводород действует на бромистое серебро эмульсионного слоя, и в результате получается сернистое серебро, имеющее темно-коричневый цвет:

2АgВr + Н₂S = Ag₂S + 2НВr.

Выявление неоднородности распределения (ликвации) фосфора. Ликвацию фосфора в стали выявляют травлением отшлифованного образца в реактиве: 85 г хлорной меди, 53 г хлористого аммония в 1000 см³ воды. С этой целью:

1. Отшлифованную поверхность образца протирают салфеткой, смоченной спиртом.

2. Образец погружают в указанный реактив и выдерживают в нем 1-2 мин. При выдержке образца в реактиве железо растворяется и вытесняет медь, которая осаждается на поверхности образца.

3. После выдержки образец вынимают из реактива: вся поверхность образца должна быть покрыта медью.

4. Струей воды смывают с поверхности слой меди, протирают макрошлиф мокрой салфеткой и просушивают.

Задание

1. Выявить на поверхности изделий дефекты, нарушающие сплошность металла. Зарисовать выявленные дефекты.

2. Приготовить макрошлиф.

3. Выявить на макрошлифе дефекты, нарушающие сплошность металла, ликвацию серы и фосфора, строение литой стали, волокнистую структуру и т. д. и зарисовать их.

4. Охарактеризовать выявленные дефекты с позиции прочности материала.

5. Написать отчет по работе в соответствии с п.п. 1-4.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение макроанализа? Что является объектом макроанализа?

2. Что называют макрошлифом? Как приготовить макрошлиф?

3. Каковы методики выявления на поверхности макрошлифа несплошности металла, строения литой стали, волокнистости стали?

4. Какова технология выявления неоднородности распределения (ликвации) серы и фосфора?

5. Почему сера и фосфор являются вредными примесями в сталях?

Лабораторная работа №9