Теоретичний матеріал

Хід роботи

- Приготувати макрошліфи.

- Виявити неоднорідність (ліквацію) сірки й фосфору; дефекти, що порушують суцільність металу; будова литої стали; волокнисту структуру.

- Коротко описати методи виявлення макробудови й дефектів, замалювати й дати характеристику виявлених макроструктур.

Теоретичний матеріал

Призначення макроаналізу

Макроаналіз застосовують для виявлення в металі дендритної будови, усадочної пухкості, газових міхурів, тріщин, порожнеч, плівок, жужільних включень, розташування волокон у куваннях і штампуваннях, ліквації сірки й фосфору, структурної неоднорідності, якості звареної сполуки.

При макроаналізі проводиться дослідження макроструктури.

Макроструктура може бути досліджена безпосередньо на поверхні заготівлі або деталі; у зламі або, що робиться частіше, на вирізаному зразку (темплету) після його шліфування й травлення спеціальним реактивом.

Зразок (темплет) металу, поверхня якого підготовлена для макроаналізу, називається макрошліфом.

Макроструктурою називається будова металу, видима без збільшення або при невеликому збільшенні (до 10-30 разів) за допомогою лупи.

Готування макрошліфів

Місце й спосіб вирізки зразка. Зразок для макроаналізу вирізують у певнім місці й у певній площині залежно від того, що піддають дослідженню - виливок, кування, штампування, прокат, зварену або термічно оброблену деталь, і що потрібно виявити й вивчити - первинну кристалізацію, дефекти, що порушують суцільність металу, неоднорідність структури. У зв'язку із цим зразки вирізують із одного або декількох місць злитка, заготівлі або деталі як у поздовжньому, так і в поперечному напрямку.

Одержання плоскої поверхні зразка. Поверхню зразка для макроаналізу обробляють на фрезерному або стругальному верстаті (якщо матеріал з невисокою твердістю) або на плоскошліфувальному верстаті (якщо матеріал твердий). Для одержання більш гладкої поверхні зразок шліфують вручну.

При шліфуванні по поверхні зразка водять шліфувальною шкуркою, обгорненої навколо дерев'яного бруска. Шліфування починають шкуркою з найбільш грубим абразивним зерном, потім поступово переходять на шліфування шкуркою з більш дрібним зерном. При переході з одного номера шкурки на інший напрямок шліфування міняють на 90°. Після шліфування зразки протирають ватою й піддають травленню.

Виявлення неоднорідності розподілу (ліквації) сірки й фосфору

Виявлення ліквації сірки. Для виявлення в сталі ліквації сірки застосовують метод Баумана, для виконання якого необхідно:

1. макрошліф добре протерти ватою, змоченої спиртом, і покласти на стіл шліфованою поверхнею вгору;

2. аркуш глянсової бромосеребряной фотографічного паперу вимочити на світлі протягом 5-10 хв в 5%-вому водяному розчині сірчаної кислоти, злегка просушити між двома аркушами фільтрувального паперу для видалення надлишку розчину, накласти емульсійною стороною на макрошліф і, пригладжуючи зверху рукою або гумовим валиком, видалити пухирці газів, що утворяться, витримати на макрошліфі протягом 2-3 хв і обережно зняти з його;

3. отриманий відбиток промити у воді, зафіксувати в 25%-вому водяному розчині гіпосульфіту, знову промити у воді й просушити.

Отримані на фотопапері ділянки коричневого кольору вказують на місця, збагачені сіркою (скупчення сульфідів). Якщо фотопапір має рівномірне фарбування, отже, сірка розподілена рівномірно.

Поява темних ділянок у місцях, збагачених сіркою, пояснюється тим, що спочатку між сірчаною кислотою, убраної у фотопапір, і включеннями MnS, у вигляді яких сірка перебуває в сталі, відбувається наступна реакція:

MnS + H₂S0₄ = MnS0₄ + H₂S.

Сірководень, що утворюється, діє на бромисте срібло емульсійного шару, у результаті виходить сірчисте срібло, що має темно-коричневий колір:

2AgBr + H₂S = Ag₂S + 2НBr.

На мал. 2.1 дана фотографія відбитка, що характеризує нерівномірний розподіл сірки в зразку рейки.

Мал. 2.1. Ліквація сірки в сталі	Мал. 2.2. Ліквація фосфору в сталі

Виявлення ліквації фосфору. Ліквацію фосфору в сталі виявляють травленням відшліфованого зразка в реактиві сполуки: 85г хлорної міді, 53г хлористого амонію в 1000 см³ води.

Для виявлення ліквації необхідно:

1) відшліфовану поверхню зразка протерти ватою, змоченої спиртом;

2) зразок занурити в зазначений реактив і витримати в ньому 1-2 хв; при витримці зразка в реактиві залізо розчиняється й витісняє мідь, що осаджується на поверхні зразка;

3) після витримки зразок вийняти з реактиву; вся поверхня зразка повинна бути покрита міддю;

4) струменем води змити з поверхні шар міді й протерти макрошліф мокрою ватою;

5) просушити зразок.

Більш темні, тобто глибоко протравлені ділянки, це місця, збагачені фосфором, тому що чим більше в залізі фосфору, тим швидше воно розчиняється; світлі ділянки - місця з меншим змістом фосфору (мал. 2.2).

Виявлення дефектів, що порушують суцільність металу

Для виявлення в сталі дефектів, що порушують суцільність металу (тріщин, пор, раковин), проводиться глибоке травлення відшліфованого зразка водяним розчином соляної кислоти (50 см³ HCl, 50 см³ води).

Роботу необхідно виконувати в такий спосіб.

1. Відшліфовану поверхню зразка протерти ватою, змоченої спиртом.

2. У водяну лазню, встановлену у витяжній шафі (тому що при травленні виділяються отрутні гази), помістити порцелянову ванну, налити в неї реактив і нагріти до температури 60-70°С.

3. Зразок за допомогою щипців занурити в гарячий реактив і витримати в ньому 10-45 хв.

4. Після витримки зразок за допомогою щипців вийняти з реактиву.

5. Зразок промити водою, потім 10-15%-вим водяним розчином азотної кислоти й просушити.

6. При глибокому травленні розчином кислоти високої концентрації відбувається роз'ятрювання дефектів, що порушують суцільність металу, - вони стають видимими неозброєним оком (мал. 2.3).

Виявлення будови литий стали

Будову литої сталі (дендритної структури) виявляють травленням відшліфованого зразка в 15%-вому водяному розчині персульфату амонію.

Для виявлення дендритної структури необхідно:

1. відшліфовану поверхню зразка протерти ватою, змоченою спиртом;

2. у водяну лазню помістити порцелянову ванну, налити в неї реактив і нагріти до 80-90°С;

3. зразок за допомогою щипців занурити в гарячий реактив і витримати в ньому 5-10 хв;

4. після витримки в реактиві зразок за допомогою щипців вийняти з реактиву;

5. зразок промити водою й просушити.

На мал. 2.4 дана макроструктура литої сталі.

Мал. 2.3. Дефекти, що порушують суцільність металу: а - пори; б – тріщини

Виявлення волокнистості стали

Волокнистість стали виявляють травленням відшліфованого зразка:

а) у реактиві сполуки: 85г хлорної міді, 53г хлористого амонію в 1000 см³ води за методикою виявлення неоднорідності (ліквації) фосфору;

б) у реактиві для глибокого травлення (50%-ва соляна кислота) - за методикою виявлення дефектів, що порушують суцільність металу (мал. 2.5).

Мал. 2.4. Макроструктура литої сталі	Мал. 2.5. Макроструктура поковки полувісі автомашини. Напрямок волокон повторює зовнішній обрис поковки

Запитання до перевірки знань:

1. Призначення аналізу металів.

2. Призначення макроаналізу.

3. Що таке макрошліф і як його підготування.

4. Які дефекти розпізнають завдяки макроаналізу.

5. Обладнання для проведення аналізу.

Дата добавления: 2015-10-16