Металлографический анализ

Целью металлографического анализа является изучение строения металла. Строение металла, наблюдаемое невооруженным глазом или при небольшом увеличении, называется макроструктурой. По макроструктуре металла судят:

• о характере кристаллизации, величине и направленности зерен,

• о степени развитости зональной или межкристаллитной неоднородности (ликвации),

• о характере расположения в отливке усадочных раковин, усадочной и ликвационной рыхлости,

• о степени поражения металла газовой пористостью, шлако­выми включениями, окисными пленками значительной величины, усадочными трещинами, флокенами,

• об изменении структуры в направлении волокон, о характере и режиме термической обработки (по виду излома).

С помощью микроисследования можно обнаружить и вскрыть природу (металлургическую, технологическую), дефекта. Поэтому когда требуется установить причину дефекта, обнаруженного другими косвенным методами (например, неразрушающими), применяют металлографический метод исследования.

В ГОСТ 10243-82 рассмотрены методы испытаний и оценки макроструктуры кованных и катанных углеродистых, легированных и высоколегированных сталей. Стандарт устанавливает эталонные шкалы для оценки макроструктуры, классификацию дефектов макроструктуры. Макроструктуру металла контролируют протрав­ливанием специально подготовленных образцов. Метод основан на различии в травимости бездефектного металла и участков с наличием пор, ликвации, неоднородности структуры и других дефектов. Другой способ основан на исследовании излома образцов с различным разрушением участков металла с пористостью, флокенами, перегревом, сколами и без них. Оценку производят визуально осмотром или при небольшом увеличении.

Определение величины зерна в цветных металлах установлено в ГОСТ 21073.0-84- ГОСТ 21703.4-84.

Методы контроля и оценки макроструктуры жаропрочных сталей рассмотрены в ГОСТ 22836-84.

Строение металла, наблюдаемое при увеличении в 30-1500 раз при пользовании оптическим микроскопом (а с помощью электронного микроскопа (ГОСТ 21006-75 "Микроскопы электронные") - в 15000-3000 раз) называют микроструктурой.

По микроструктуре судят о следующих свойствах:

• загрязненности металла неметаллическими включениями наличии микропор,

• величине зерна,

• полноте закалки и степени отпуска,

• о микронеоднородности сплавов (полосчатости),

• о глубине цементированного или другими способами модифицированного поверхностного слоя металла,

• концентрации углерода в поверхностном слое, характере i глубине обезуглероживания,

• качестве и режиме горячей обработки,

• степени деформации зерна в результате холодной обработки, деталях строения микрозерна,

• межкристаллитной коррозии.

Микроструктуру исследуют по микрошлифу материала подготовленного для этого определенной обработкой: шлифо­ванием, полированием, травлением. ГОСТ 5640-68 устанавливает порядок отбора образцов, изготовления шлифов, металлогра­фический метод оценки структурно-свободного цемента, перлита, полосчатости и видманштеттовой структуры в листах и лентах из, малоуглеродистой и углеродистой стали.

Металлографические методы выявления и определения величины зерна сталей и сплавов установлены ГОСТ 5639-87. C помощью этих методов определяют: величину действительного зерна, склонность зерна к росту, кинематику роста зерен.

ГОСТ 8233-56 устанавливает шкалы основных элементов структуры стали: перлита, мартенсита, нитридов и карбидов. Оценку микроструктуры на образцах площадью 0,5-1 см². Количество; образцов и место их вырезки, в зависимости от назначения объекта должно быть оговорено в соответствующих технических условиях па диагностике. Исследование протравленных шлифов проводят помощью микроскопа.

Установлена бальнаяоценка структуры в зависимости от размеров зерен и содержания.

ГОСТ 1778-84 устанавливает металлографические методу определения загрязненности сплавов неметаллическими включениями. Неметаллические включения определяют сравнением i эталонными шкалами, подсчетом количества и объемного процент включений, линейным подсчетом включений.

Терминологию и определение дефектов в отливках из чугуна и стал! устанавливает ГОСТ 19200-80; масштабы изображения на фотоснимках при металлографических методах исследования — ГОСТ 25536-82.

Металлографическое исследование металла действующего оборудования в полевых условиях производит с помощью переносных микроскопов, путем отбора и последующего исследования и лаборатории малых проб, методов оттисков (слепков) с поверхности.

Безобразцовый метод исследования микроструктуры с помощью полистирольных оттисков рекомендован для проведент |исследований на действующих объектах. При исследовании оттиска устанавливают:

• характер зерна,

• величину зерна,

• характер распределения карбидов,

• степень сфероидизации перлита,

• состояние межзеренных границ,

• наличие повреждений типа водородной коррозии и т.п.

Метод исследования и подготовка поверхности объекта регламентированы ведомственными инструкциями (например, "Инструкция по техническому освидетельствованию сосудов, работающих под давлением на предприятиях "АГРОХИМ", РИ-001- 08-91. Согл. с Госгортехнадзором СССР 25.11.91.).

В практике металлографических исследований в полевых условиях на предприятиях РАО Газпром применяют металлографический комплекс, выпускаемый фирмой Struers (Дания), в состав которого входят средства подготовки поверхности (портативный прибор для электролитической полировки и травления электропроводящих материалов), портативный микроскоп с автономной подсветкой, набор оттисков.

Для лабораторного исследования металлов находит применение рентгеновский метод, основанный на способности атомных плоскостей кристаллов отражать по определенному закону направленные на поверхность рентгеновские лучи. (ГОСТ 16865-79. Аппаратура для рентгеноструктурного и рентгеноспсктрального анализов. Термины и определения.).