2. Выявление дефектов, нарушающих сплошность металла

Глубокое травление применяется главным образом для макроанализа слит­ков и проката. В качестве реактива для конструкционных сталей чаще всего ис­пользуется 50 %-й водный раствор соляной кислоты. Травление производится при 60-80 °С в течение 15-30 мин. После травления макрошлифы промывают водой, нейтрализуют 10-15 %-м раствором кальцинированной соды и сушат.

Реактивы глубокого травления действуют неодинаково на отдельные уча­стки металла. На участках с более развитой и активной поверхностью (поры, раковины, трещины), а также не однородных по составу и структуре вследствие ликвации, макрошлифы имеют избирательно протравленную поверхность (обычно более темную). Кроме того, отдельные участки металла могут иметь значительные остаточные напряжения. Глубокое травление позволяет выявлять и эти опасные (с низкими механическими свойствами) зоны. Однородные объ­емы с меньшим содержанием углерода и вредных примесей (Р и S) после трав­ления оказываются более выступающими (менее протравленными), поэтому травление указанными реактивами выявляет также ликвационные зоны и, кро­ме того, в литой стали - дендритное строение, а в катаной стали - волокна (в продольном макрошлифе).

Реактивы поверхностного травления хорошо выявляют сравнительно крупную пористость и другие дефекты, а также характер ликвации и волокни­стости металла. Эти реактивы просты в обращении. Поэтому они широко ис­пользуются, особенно при макроанализе деталей из низко- и среднеуглероди­стых сталей. Наиболее часто применяют реактив, содержащий 53 г хлористого аммония NHCl и 85 г хлористой меди CuCl₂ на 1000 мл воды (реактив Гейна).

После промывки водой макрошлиф на одну минуту погружается шлифо­ванной поверхностью в раствор двойной медно-аммиачной соли соляной ки­слоты. При этом происходит обменная реакция: железо вытесняет медь из вод­ного раствора, и она оседает на поверхности шлифа. На участках, в которых обменная реакция не имеет достаточного развития (трещины, раковины, поры, неметаллический включения, а также зоны, обогащенные фосфором, серой и углеродом), медь осаждается слабо и происходит более интенсивное их рас­травливание. После снятия слоя меди (под струей проточной воды) указанные

области приобретают более темную окраску по сравнению с бездефектными участками и с зонами, где меньшее содержание Р, S и С.

^в)

^г)

д)

Рис. 3. Макростроение стали, выявленное травлением: а) трещина; б) усадочная раковина; в) ликвационный квадрат кипящей стали; г) сварной шов; д) наследование распределения серы в слитке прокатом

На рис. 3 приведены фотографии макроструктуры различных темплетов стали после травления.

Неоднородность в распределении примесей по сечению слитка наследуется и в процессе изготовления проката, поковок, штамповок (Рис. 3д). На рисунке пока­зано, как ликвационный квадрат в слитке кипящей стали преобразуется в фигуры иного вида в связи с пластической деформацией слитка. Однако и в конечном продукте - уголке примеси остаются в центральной зоне, не перераспределяясь равномерно по сечению. Локальная концентрация серы может достигать 800 % от среднего ее содержания в стали. Столь сильно выраженная неоднородность харак­терна для кипящей стали, что снижает механические свойства последней.