Способы металлографического травления

М.Беккерт, Х.Клемм

Металлургия, 1988 г.

 В настоящее время структуру выявляют исключительно путем химического или электролитического травления, при этом реактив взаимодействует с полированной поверхностью шлифа. При травленииповерхностьшлифа растворяется или окрашивается тонким слоем продуктов травления. Под действием реактивов в металлах и сплавах прежде всего растворяются выделения на границах зерен, имеющие иную химическую природу. Каждая фаза растворяется по-разному: одна структурная составляющая растворяется в реактиве быстрее, другая — медленнее. Структура становится видимой, при этом отражательная способностьшлифа испытывает изменения, которые внутри каждой фазы одинаковы независимо от условно ориентированного воздействия реактива. Возникает рельеф, который состоит из выступающих фаз. Благодаря этому становятся видимы контуры структурных составляющих. При применении косого освещения контуры четко различимы благодаря свету и тени.

Отдельные структурные составляющие (фазы) по-разному растворяются и окрашиваются, поэтому путем травления можно различать химические и физические свойстваметаллов и сплавов.

Структуру выявляют различными способами травления. Самым обычным и простым является холодное или горячее травление погружением.

Травление погружением

Для лучшего наблюдения процессатравленияобразец помещают в реактив полированной поверхностью вверх. Реактив наливают в чашку из фарфора, стекла или кислотостойкой прессованной массы. Чтобы продуктытравления не препятствовали выявлению структуры, необходимо перемещать образец или чашку с раствором или располагать поверхностьшлифа вертикально. В некоторых случаях необходимо протирать шлиф ватным тампоном, особенно тогда, когда во время травления образуются нерастворимые осадки, препятствующие выявлению   структуры или загрязняющие поверхность. При_ горячем травлении погружением для контролятемпературы в реактив помещают термометр.

Травление путем нанесения капли

Для экономии травителя его наносят по каплям. На горизонтально расположенную и сухую поверхностьшлифа наносят раствор (лучше всего из пипетки), так чтобы слой жидкости покрыл всю поверхность шлифа. Этот способ пригоден для травления с короткой продолжительностью. травление в токе раствора

Травление в токе раствора часто применяют для больших образцов, например для поперечных сечений литых слитков, которые были только отшлифованы. Реактив наносят чаще всего из капельницы на слегка наклоненную самую высокую часть поверхности шлифа. травление в токе раствора необходимо также для маленьких шлифов, если вследствие выделения газов во время травления газовые пузырьки осаждаются на поверхности шлифа. Газовые пузырьки можно удалить ватным тампоном или быстрым током реактива. При обработке в токе раствора на результаты травления оказывает влияние кислород воздуха, что имеет большое значение при многих видах травления. Влияние кислорода используют при травлении погружением. образец вынимают из раствора, дают стечь реактиву и вновь погружают в раствор. Этот процесс повторяют до четкого выявления структуры, главным образом границ зерен.

Травление путем втирания

Травление путем втирания применяют, чтобы удалить образующийся на поверхностишлифа осадок. При этом кислородвоздуха также оказывает влияние на результаты травления. С помощью слегка скрученного и пропитанного реактивом ватного тампона протирают поверхность шлифа. Усилиетрения при этом зависит от прочности осадка. Здесь имеется опасность повреждения поверхностишлифа царапинами, поэтому этот способтравления применяют ограниченно. Пленка осадка, образовавшаяся во время травления, имеет часто большое значение и ее стремятся сохранить.

Если образующийся осадок не позволяет выявить структуру» а ранее указанные   виды   травления   неприменимы вследствие возможного повреждения поверхности, то используют травление переменным погружением. травление переменным погружением

При этом виде травления применяют два реактива. Второй реактив растворяет осадок, образующийся в первом растворе, и делает возможным дальнейшее травление. Травление сопровождается наблюдением структуры. процесс продолжают до четкого выявления структуры.

Комбинированное травление

Если нужно провести окрашивание определенных структурных составляющих, то сначала применяют химическое травление для общего выявления структуры. После этого в другом реактиве выявляют определенные структурные составляющие, например цементит в сплавах железа или интерметаллические фазы в легких сплавах, а также окрашивают поверхность зерен. Первое подготовительное травление обозначают как «предтравление».

Травящая полировка

Травящую полировку часто применяют, чтобы избежать образования оксидных пленок. При этом происходит химическое взаимодействие и образуется рельеф, зависящий от сопротивления подложки, на которой проводят полирование. Этот вид травления, разработанный Осмондом [1], позволяет практически исключить царапание образца. При практическом осуществлении этого травления полировальное сукно, хорошо увлажненное и натянутое, пропитывают реактивом, затем шлифованный образец с легким нажимом перемещают туда и обратно, выписывая цифру восемь.

Если материал, подлежащий травлению, вследствие слишком низкой диссоциации реактива пассивируется, то применяют анодное травление.

Анодное травление.

Этот вид выявления структуры предложил в 1896 г. Ле Ша-телье [2]. Электрический ток проходит через шлифованный образец, подключенный в качестве анода. Высоколегированные сплавы, например железохромистые и хромоникелевые, стеллит и т. д., при анодномтравлении быстро пассивируются. Поэтому их подключают как катоды.