2.3.2 Определение ликвации серы в стальном прокате

Этот метод получил название метода Баумана (ГОСТ 10243-75). Он широко используется на машиностроительных заводах в качестве входного металлургического контроля. С помощью этого метода определяют, прежде всего, характер расположения серы, как одного из вредных элементов в стали.

Последовательность проведения анализа по методу Баумана:

1. Образец, подлежащий анализу, шлифуют наждачной бумагой средней зернистости.

2. Бромсеребряная фотобумага в течение трех минут замачивается в 3...5 % водном растворе серной кислоты.

3. Фотобумагу укладывают на гладкое стекло эмульсией вверх.

4. На фотобумагу устанавливают образец шлифованной поверхностью вниз и выдерживают в течение трех минут.

5. Образец снимают с фотобумаги, а ее в течение 2-3 минут промывают в проточной воде.

6. Фотобумагу с полученным отпечатком погружают в водный раствор тиосульфата натрия и выдерживают в нем в течение не менее 5 минут.

7. Извлекают фотобумагу с отпечатком из раствора и промывают ее в проточной воде.

8. Просушивают фотобумагу с отпечатком в сушильном шкафу.

9. Изучают выявленную макроструктуру и делают соответствующие выводы.

Химическая сущность анализа по методу Баумана:

1. Установив образец, на предварительно смоченную кислотой фотобумагу, мы, тем самым, приводим в соприкосновение серную кислоту, с возможно, имеющимися в стали сульфидами железа и марганца (рисунок 5) (FeS+H₂SO₄ =H₂S+FeSO₄ иMnS+H₂SO₄ =H₂S+MnSO₄).

2. Образовавшийся сероводород, начинает взаимодействовать с бромидом серебра, находящимся в эмульсионном слое фотобумаги (H₂S+ 2AgBr=Ag₂S+ 2HBr).

Появившийся сульфид серебра, имеет темно-коричневый цвет и хорошо просматривается на отпечатке фотобумаги. По количеству темно-коричневых пятен, по их размерам, по степени темноты судят о количестве серы в стали. Чем крупнее пятна, чем их больше, чем они темнее, тем больше в стали серы, тем хуже ее качество.

Рисунок 5 – Определение ликвации серы по методу Баумана

Пользуясь методом Баумана, можно определить и характер расположения волокон, и способ изготовления детали, и качество обработки. На рисунке 6 показан результат выявления ликвации серы по методу Баумана в сварном соединении.

Рисунок 6 – Выявление ликвации серы в сварном соединении

2.3.3 Определение совместной ликвации углерода и фосфора в сварном шве (метод проведения аттестации сварщиков)

Последовательность проведения метода:

1) Отшлифовать одну из поверхностей образца до равномерного светового оттенка.

2) Протереть шлифованную поверхность спиртом, а затем просушить ее фильтровальной бумагой.

3) Погрузить образец в раствор двойной медно-аммиачной соли и выдержать три минуты, постоянно покачивая образец.

4) Извлечь из раствора образец и под струей воды, с помощью ватки удалить с его поверхности слой меди.

5) После удаления меди образец должен быть немедленно просушен фильтровальной бумагой.

6) Зарисовать получившуюся фигуру травления и сделать необходимые выводы о качестве исследованного образца и квалификации сварщика

Химическая сущность метода:

Сразу же после погружения образца в раствор, состоящий из 85 г хлорной меди и 53 г хлористого аммония в 1000 мл воды, начинается реакция между железом (основным компонентом стали) и хлоридом меди (CuCl₂+Fe=Cu+FeCl₂).

Однако скорость этой реакции на различных участках поверхности образца будет различной. Там, где примесей мало скорость реакции будет наибольшей, поэтому на этих участках медь будет осаждаться более толстым слоем. Там же, где примесей много, скорость реакции будет замедленна, поэтому на этих участках медь будет осаждаться более тонким слоем (рисунок 7).

Рисунок 7 - Определение совместной ликвации углерода и фосфора в сварном шве	Рисунок 8 – Результат выявления совместной ликвации углерода и фосфора в сварном шве

Медь играет роль вещества, защищающая поверхность образца от коррозии под действием избыточного количества ионов хлора. Поэтому там, где слой меди толще, там скорость коррозии меньше, а там, где слой меди тонкий, в эти места легко проникают ионы хлора и растравливают поверхность образца, делают ее поверхность шероховатой.

После удаления слоя меди можно заметить, что различные участки поверхности образца будут иметь различные оттенки. Там, где примесей было меньше, там поверхность более светлая, а там, где примесей было много, там поверхность оказывается более темной. По ширине ликвационных полос (темных), по степени их темноты можно судить о степени ликвации углерода и фосфора в сварном шве и о квалификации сварщика. Чем шире темная полоса, чем она темнее, тем больше в этом участке углерода и фосфора, тем ниже квалификация сварщика.

На рисунке 8 показан результат выявления совместной ликвации углерода и фосфора в сварном шве.