Дефекты стальных слитков и проката
Правосудович В.В. Сокуренко В.П. и др.
Интермет Инжиниринг, 2006 г.
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Экспериментально установлено , что исходные дефекты при прокатке развиваются в обе стороны от очага разрушения. На их концах характерные изменения в микроструктуре не наблюдаются, так как развитие пороков заканчивается по здоровому металлу, постепенно затухая. Кроме того, ряд пороков слитков (НЛЗ). имеющих прерывистое развитие (горячие кристаллизационные трещины, скопления экзогенных неметаллических включений и др.), раскатываются на промежуточных участках по здоровому металлу. Таким образом, участки с характерными изменениями микроструктуры вокруг полостей дефектов проката перемежаются с участками без изменений. С помощью большого числа исследований меченых пороков установлено, что для получения достоверных результатов при определении их природы необходимо соблюдать следующие положения:
- образцы для металлографических исследований вырезать из очага разрушения, т.е. посредине длины раскатанного дефекта;
- длина образцов заготовки должна быть не мене 100- 150 мм, а труб - не менее 200 мм. При вырезке образцов автогеном необходимо давать припуск на сторону не менее 30 мм;
- исследование микроструктуры проводить в поперечном сечении одного и того же дефекта минимум в 5-10 сечениях, последовательно расположенных друг за другом на расстоянии 15-20 мм;
- разрезку образцов для микрошлифов необходимо производить только механическим способом с охлаждением;
- вырезку заготовок для микрошлифов необходимо производить так, чтобы видимое невооруженным глазом в поперечном сечении нарушение сплошности было окружено зоной визуально не поврежденного металла шириной минимум 15-20 мм, так как характерные микроструктурные признаки, как правило, располагаются вокруг его полости, особенно ее конца и на продолжении;
- дефектом следует считать видимое нарушение сплошности металла и прилегающие к нему участки с характерными нарушениями структуры, которые также являются концентраторами напряжений, приводящими к разрушениям в процессе эксплуатации изделий;
исследование микроструктуры в поперечном сечении дефекта следует производить на всех микрошлифах до и после травления;
- на микрошлифах до травления (полированных) при увеличениях 50-100 раз исследуют форму полости и ее расположение; при увеличениях 100-800 раз в светлом и темном полях зрения в поляризованном свете изучают наличие, расположение и типы неметаллических включений;
- оценку размеров скоплений неметаллических включений производят в баллах по шкалам ГОСТ 1778-70 на продольных и поперечных микрошлифах, вырезанных у конца полости дефекта в непосредственной близости к нему; определение особо крупных скоплении и отдельных неметаллических включений производят на микроскопе;
- исследование структурных составляющих сталей ферритно-перлитного и мартенситного классов лучше всего производить на шлифах, протравленных в медесодержащих реактивах Обергоффера или Стэда состав которых и правила травления приведены ниже, а аналоги - в известной литературе [20-22].
Реактив Обергоффера: 100 см3 воды + 100 см3 спирта + 0,1 г хлорного олова (SnCl) + 0,2 г хлорной меди (СuСl) + 6г хлорного железа (FeCl) + 10 см3 концентрированной соляной кислоты (НО).
Реактив Стэда: 1 г хлорной меди (CuCl) + 4 г хлорного магния (MgCl2) + +2 см3 соляной кислоты (НО) + 100 см3 спирта.
Этими реактивами выявляются структурные составляющие: феррит - темного цвета; сорбит, троостит - темного цвета; перлит, мартенсит - светлого цвета; участки с ликвацией легкоплавких компонентов - белого цвета различной интенсивности в зависимости от степени сегрегации.
Сегрегация легкоплавких компонентов сосредоточена вокруг полостей дефектов, на их продолжении, по местам расположения неметаллических включений. Границы зерен в результате этого травления выявляются недостаточно четко.
Травление в медьсодержащих реактивах производится в течение 10-40 с на тщательно промытых от остатков полирующих веществ шлифах с кратковременной двух-трехкратной подполировкой и последующим дотравливанием. Подполировка производится в течение 10-20 с так, чтобы с травленой поверхности была снята толькооксидная пленка, а травленый слой остался. Дотравливание производится в течение 10 с.
Слой меди, осевший на шлифах при травлении снимаемся перед каждой полировкой и после окончательного травления протиранием легкими движениями ватным тампоном, смоченным в концентрированном аммиаке. Во избежание липшего окисления после снятия меди шлиф можно не мыть, а просушить фильтровальной бумагой и теплым воздухом.
Обнаружение участков с ликвацией легкоплавких компонентов основано на там, что слой меди оседает при травлении прежде всего па них, предохраняя илот травления участки, не имеющие ликвации, успевают протравиться до основания на них меди, чем больше степень ликвации, тем лучше оседает на этих участках медь.
При возникновении сомнений в наличии ликвации легкоплавких компонентов результаты травления медьсодержащими реактивами можно проверить на вновь отполированных микрошлифах травлением в насыщенном на холоде растворе H2S2O3подкисленном H2S2O5 или K2S2O5 по 1-2г на каждые 100г раствора после введения которых реактив не должен быть очень кислым, в противном случае шлиф сильно потемнеет.
Травление в этом реактиве производят следующим образом. Тщательно отполированный, промытый, обезжиренный спиртом, высушенный теплым воздухом шлиф устанавливают в посуде полированной поверхностью вверх и покрывают слоем реактива. Травление производят до появления коричневого слоя FeS, который покрывает шлиф тонкой пленкой (пленочное травление). Участки с ликвацией легкоплавких компонентов остаются светлыми. Чем больше ликвация, тем они светлее. При этом способе травления на поверхности шлифа образуется пленка разной толщины на различных структурных составляющих. Обращаться с травлеными шлифами следует осторожно, так как пленка FeSлегко повреждается при механическом воздействии. После травления шлиф промывают теплой водой исушат фильтровальной бумагой и теплым воздухом.