1.3. Металлографическое травление

Травление полированных металлических поверхностей хи­мическими реактивами является средством дифференциации структурных составляющих, так как непосредственно после по­лировки большинство фаз, за исключением неметаллических включений, которые могут быть отождествлены благодаря их характерным цветам, заметно не различается. Травление может осуществляться также с помощью нагрева (термическое травле­ние) или при пропускании электрического тока через раствор (электролитическое травление).

Дифференциация составляющих, производимая травлением, может быть результатом:

1. неодина­ковой скорости растворения фаз, создающей рельеф;

2. образования тонкой, прозрачной, плотно прилегающей пленки, участки которой, соответствующие различным составля­ющим или различным зернам, по-разному окрашены (цветное травление).

Эффект травления зависит от химического состава фаз, их кристаллографической ориентации и напряженного состояния зерен. Рельеф, который при использовании эффекта травления первого типа, является результатом различий в скоростях раство­рения различных фаз, выявляется под микроскопом как чередо­вание темных и светлых пятен (эффект контраста) очень четко.

Незначительные различия в толщине пленок, обра­зующихся на поверхности образцов при использовании эффектов второго типа, проявляются в виде различий в цвете, которые хорошо заметны при наблюдении с помощью микроскопа. Таким образом, использование второго типа эффектов трав­ления представляет ценный способ выявления структуры метал­лов. Кроме того, они особенно чувствительны к напряженному состоянию зерен и позволяют его выявлять при условии, что поверхность образца не получила дополнительного наклепа, например, в следствии механической полировки.

На практике существуют три способа травления полирован­ных поверхностей: 1) образец погружают в горячий или холодный травитель; 2) поверхность протирают тампоном, смоченным реак­тивом; 3) производят анодное растворение образца в течение опре­деленного времени.

Затем образец промывают в воде или в спирте и быстро высушивают его сжатым или подогретым воздухом. Рекомендуют также промывать образец последовательно в нескольких ваннах. Например, первая содержит 50 % ацетона, 50 % метилового спирта и 0,5% лимонной кислоты, вторая — равные количества ацетона и метилового спирта и последняя — хими­чески чистый бензол. Такая промывка обеспечивает получение чистых поверхностей, свободных от продуктов травления.

Следует отметить, что при химическом травлении с увеличе­нием продолжительности процесса, рельеф становится более резко выраженным. Важно, чтобы продолжительность травления была подобрана в соответствии с концентрацией реактива, его химической активностью и растворимостью металла — в этом слу­чае можно регулировать степень рельефа, обеспечивающую хорошие условия наблюдения при заданном увеличении. Иногда в результате очень сильного травления появляются ямки травления, которые позволяют определить ориентацию соответствующих участков кристалла.

Когда необходимо выявить весьма мелкие структурные детали, применяют реактивы с очень низким поверхностным натяжением, например, растворы эфиров или растворы, содержащие поверхностно активные вещества. Химическая промышленность производит смачивающие вещества различного рода, которые могут быть смешаны с неокисляющими кислотами и щелочными или окислительными реактивами. При использовании очень активных реактивов коррозионное действие их может быть смягчено ингибиторами поверхностного натяжения, например, желатином, глицерином и т. д.

Протравленную поверхность исследуют визуально или с помощью лупы, металлографического микроскопа. Качество травления зависит от режимов травления и от состава реактива, который подбирают индивидуально для каждой группы сплавов (табл. 1). Хотя в металлографии имеется несколько методов травления полированных поверхностей для выявления их структуры, выбор этих методов чаще всего является эмпирическим.

Разновидностью химического травления является электрохимическое травление. При электрохимическом травлении дополнительно создается поляризация внешним током. При химическом травле­нии к ванне не прикладывается электрическое напряжение внеш­него источника, однако травление фаз в растворе протекает в соответствии с равновесием между анодными и катодными реак­циями окислительно-восстановительной системы, соответству­ющей данному раствору. Поэтому процесс химического травле­ния можно считать аналогичным процессу электрохимического травления с той разницей, что внешняя поляризация электрода заменяется окислительными эффектами этой системы.