2.2.4. Определение неоднородности, вызванной термической или химической обработкой.

Для этой цели с успехом можно использовать как исследование изломов, так и микроанализ шлифов. Исследование изломов закалённого слоя используется для определения прокаливаемости. Обычно этот слой имеет матовый мелкозернистый излом, сильно отличающийся по характеру от излома незакалённой центральной части. Толщину закалённого слоя можно определить невооруженным глазом или с помощью лупы. Но такой способ можно применить лишь при небольших сечениях образца (не менее 10…15 мм).

Образцы большого сечения трудно сломать без значительного нарушения формы в месте излома. В этих случаях делается поперечный макрошлиф и травится в течение 3 минут в 50%-ном водном растворе соляной кислоты при . Закалённый слой имеет более тёмную окраску.

Диффузионные поверхностные слои, полученные при химико-термической обработке, также выявляют травлением поперечных макрошлифов при условии, что они имеют достаточную для визуального наблюдения толщину. Для выявления слоёв малых толщин, а также для точного определения толщины диффузионного слоя используют метод микроскопического анализа.

Таким образом, комплексное использование способов макроскопического анализа позволяет решить многие вопросы, касающиеся выбора технологии изготовления заготовки, её термической обработки и пригодности для изготовления заданной детали. Всё это в сочетании с относительной простотой макроанализа делает его легко доступным и широко распространённым при исследовании металлов и сплавов.

3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В чём сущность макроскопического анализа?

2. Какие увеличения применяют при макроанализе?

3. Какие дефекты можно выявить макроанализом?

4. Как определить характер разрушения металла (хрупкий, вязкий, усталостный) по строению излома?

5. Какие дефекты можно выявит методом снятия отпечатков по Бауману?

6. Каков принцип выявления сульфидных включений методом Баумана?

7. Что представляет собой явление ликвации?

8. Что называют красноломкостью и хладноломкостью?

9. Какой элемент способствует красноломкости стали?

10. Какой элемент способствует хладноломкости стали?

11. Что представляет собой волокно в стали?

12. Чем вызвано явление анизотропии деформированной стали?

13. Каким способом можно выявить дефекты, нарушающие сплошность металла?

14. Чем обусловлено выявление дефектов при травлении макрошлифа?

15. Как можно выявить конфигурацию сечения сварного шва?

16. Как можно выявить структурную неоднородность, вызванную термической обработкой?

4. ПРИЛОЖЕНИЕ

Пример макроструктурного анализа сварного соединения

На фото.1. показано стыковое соединение из малоуглеродистой стали марки Ст.3. толщиной 120 мм выполненное дуговой сваркой под флюсом с применением мощных режимов.

Общую оценку качества целесообразно проводить на макрошлифах, вырезанных поперёк сварного соединения.

Для травления макрошлифа используют 10%-ый водный раствор персульфата аммония. После тщательного травления (15-20 мин) отчётливо выявляются все зоны макроструктуры.

Чётко видно, что сварное соединение было выполнено с двух сторон, причём с каждой стороны сварка осуществлялась в два слоя. Металл шва сварного соединения имеет ярко выраженное столбчатое строение с чёткой направленностью отдельных кристаллов. Первые слои шва имеют неблагоприятную О – образную форму, где по плоскости стыка столбчатых кристаллов (плоскости слабины) залегают крупные трещины. Верхние слои шва имеют чашеобразную форму, обычную для швов, выполненных дуговой сваркой под флюсом.

В верхней части шва имеется раковина. Околошовная зона или зона термического влияния (участок основного металла, подвергающийся перекристаллизации в процессе сварки) имеет значительную ширину.

Из фото.2. видно, что основной металл весьма неоднороден, о чём свидетельствует наличие на поверхности макрошлифа отдельных пятен. Снятие с макрошлифа серного отпечатка по Бауману (фото.2.) подтверждает указанное и показывает, что основной металл загрязнён сернистыми включениями.

Наплавленный металл отличается от основного по распределению серы. Светлый фон металла шва на серном отпечатке можно объяснить низким содержанием серы или следствием того, что сера находится в шве в пересыщенном растворе и не выделяется в виде сернистых включений типа FeS, которые фиксируются на отпечатках.

Сернистые включения основного металла, попадающие на границу со швом, могут быть очагами зарождения околошовных трещин.

Наличие на макрошлифе раковин и пор свидетельствует о газонасыщенности металла шва.

Из приведённого примера следует, что с помощью макроструктурного анализа можно получить много ценных сведений для оценки качества сварных соединений и для последующей корректировки технологии сварки.