Аналіз дефектів макроструктури за фотографіями
Вивчати, аналізувати й оцінювати дефекти макроструктури можна за фотографіями, виготовленими в натуральну величину або з вказаним масштабом. Дефекти макроструктури виявляють на зламах або на темплетах і потім на зламах. Макроструктуру за зламами контролюють на зразках з поздовжнім і поперечним напрямом волокон. Якщо контроль макроструктури проводять тільки за зламами, то темплети не готують, а використовують зразки з поперечним напрямом волокон. Якщо ж контроль макроструктури за зламом є додатковим до контролю на темплетах, то застосовують зразки з поздовжнім напрямом волокон.
Висота
зламів
залежить від перерізу заготовки. Для
заготовок діаметром понад 80 мм висота
становить не менше 15 мм, а діаметром
меншим за 80 мм —
не повинна бути меншою за 8 мм.
Дефекти макроструктури, які аналізують за зламами
До дефектів макроструктури металів і сплавів, які вивчають і аналізують за зламами відносять: грубі розкатані пори і газові бульбашки; грубу плямисту ліквацію; залишки усадкової раковини; підусадкову рихлість; розшарування; міжкристалітові прошарки (сколи і шаруваті злами), які вивчають і аналізують на поздовжніх зразках, а також дефекти: зневуглецьований і навуглецьований шари; нафталінові і камінноподібні злами; розщеплення, вириви, несправжні розшарування; чорний злам — вивчають на поперечних зразках.
Якість металу оцінюють за його виглядом на зламі. Наприклад, грубі пори, бульбашки у зламах вздовж волокон мають вигляд смуг з некристалічною будовою. Груба плямиста ліквація має вигляд темних смуг з іншою кристалічною структурою, ніж структура основного металу. Шари металу, які збіднені або збагачені вуглецем, від основного металу відрізняються величиною зерна і відтінком структури: світла і грубозерниста поверхня зламу — за наявності зневуглецювання (рис. 1.10., а), тьмяна і дрібнозерниста — після навуглецювання.
а |
б |
в |
а – зневуглецювання; б – нафталіновий; в – камінноподібний
Рис. 1.10. Види дефектів макроструктури на зламах
Сильно перегрітому під час деформації або термічної обробки металу властиві нафталінові (рис. 1.10., б) або камінноподібні злами (рис. 1.10., в), . Злам через тіло грубих зерен, які по різному відбивають світло називається нафталіновим, а злам тьмяний на границях грубих або дрібних зерен — камінноподібним. Якщо при кристалізації металу на границях кристалітів зібрались неметалеві включення, то утворяться міжкристалітові прошарки (сколи) — світлі ділянки різної форми і розмірів з дрібнозернистою кристалічною структурою. У високовуглецевих інструментальних сталях можуть бути суцільні, або у вигляді окремих ділянок, чорні злами з темно–сірим або чорним забарвленням.
Дефекти макроструктури, які аналізують на макротемплетах, а потім на зламах
До дефектів макроструктури металів і сплавів, які вивчаються і аналізуються спочатку за допомогою макротемплетів, а потім додатково за зламами відносяться:
неоднорідність макроструктури (титанова, цирконієва, церієва) — місцеве підвищене розтравлювання металу у місцях накопичення неметалевих включень Ті, Zr, Ce;
кірочки — темні або світлі ділянки різних форм, величини і розтравлення в залежності від хімічного складу зливка, місця розміщення, температури утворення і ступеня насичення газовими і неметалевими включеннями;
свищі (газові бульбашки, раковини) — окремі грубі й дрібні порожнини, шпари овальної, круглої або витягнутої форми, що утворилися при кристалізації металу, пересиченого газами чи при порушенні умов розливання;
флокени — світлі плями круглої або овальної форми з кристалічною поверхнею сріблястого чи світлого відтінків, а на поперечних макрошліфах — тонкі хвилясті тріщини довжиною 1 ... 30 мм і більше;
білі плями мають вигляд сторонніх металевих включень з характерною різкою структурною неоднорідністю, розташованих групами, і відрізняються від основного металу макро– і мікроструктурою, твердістю, хімічним складом;
сторонні металеві і шлакові включення — одиничні, що випадково попали у зливки, частинки окисленого металу, нерозчинних феросплавів, шлаку, вогнетривів тощо і відрізняються від основного металу хімічним складом, твердістю, мікроструктурою, протравленістю;
чорновини (тріщини, надриви) — порушення суцільності металу розривами (однією або двома тріщинами), що паралельні граням виливка, рихлістю, надривами;
шпаківні — порожнини, отвори різної величини і форми з відсутніми навколо дефекту ліквації Карбону, Сульфуру, Фосфору і неметалевих включень;
внутрішні розриви — багаточисельні поперечні надриви невеликих розмірів з хвилястим контуром і кристалічною структурою поверхні руйнування, що розміщені ланцюжком вздовж осі заготовки;
кувальні тріщини — дефекти у вигляді хреста, однієї тріщини по діагоналі, двох або більше широких і прямолінійних тріщин, що направлені у різні сторони від осі заготовки. У зламі мають вигляд грубих широких окислених розшарувань;
світле кільце або квадрат — дефект в осьовій зоні або в границях половини радіуса заготовки дещо більшої ширини із замкнутим контуром форми кристалізатора;
крайове відшарування — дефект відшарування стрічки металу по всьому контуру заготовки чи її частини внаслідок переривання струменю металу при сифонному методі розривання або раптовому збільшенні швидкості розливання;
підвищене або понижене протравлення осьової зони і окремих ділянок темплета, зумовлене умовами кристалізації і деформації виливка, нерівномірним наклепом і рекристалізацією окремих об’ємів заготовок, різнозернистістю;
залишки литої структури, що спостерігаються у центрі або на поверхні заготовки у вигляді чітких дендритів чи грубих кристалів, зерен;
крайові дефекти — зустрічаються у вигляді ділянок підвищеного протравлення металу із забрудненням неметалевими включеннями, ділянок пониженого протравлення без видимого забруднення, місцевої грубої неоднорідності та кутових тріщин.
Детальна характеристика вказаних дефектів (види, мікрофотографії) подана у ГОСТ 10243–75.
До дефектів структури відносяться також різного роду тріщини (шліфувальні, травильні, шліфувально-травильні), які утворюються при порушенні умов підготовки зразків, але вони при аналізі оцінки макроструктури до уваги не приймаються.