Контроль макроструктуры металла

Контроль макроструктуры состоит в определении строения металла невооруженным глазом или с помощью лупы при увеличе­ниях до 30 раз (преимущественно в 2,5 и 4 раза) на специально подготовленном и протравленном поперечном или продольном макротемплете или изломе. Основным документом, регламентирую­щим контроль, является ГОСТ 10243—75 «Сталь. Методы испыта­ний и оценки макроструктуры». Известно 114 разновидностей дефектов макроструктуры и излома (перечень терминов дан в ОСТ МЧМ 1438—79 «Стали и сплавы. Макроструктура. Термины и определения»). Оценку выполняют по эталонным шкалам НТД. В каждой ЦЗЛ для всей производимой продукции и контролируемо­го металла должны быть специальные инструкции с четким указа­нием допустимых видов и степени развития макродефектов и неод­нородности.

Оценка макроструктуры основана на различной травимости без­дефектного металла и его участков с дефектами (неоднородность, пористость, шлаковые включения и др.); контроль по излому прово­дят как дополнительный или взамен, если это допускается НТД. Методику контроля макроструктуры во многих случаях увязывают с видом металлопродукции и технологией производства. Так, при разливке металла сверху надо контролировать заготовки от первого и последнего слитков, вакуумный индукционный металл контроли­руют в подприбыльной части каждого слитка, металл переплавных процессов (ЭШП, ВДП и др.) — на пробах от заготовок из верхней и нижней частей одного или двух слитков от партии-плавки.

Технология подготовки макрошлифов и требования к качеству поверхности шлифов указаны в предыдущем разделе. При арбит­ражных испытаниях шероховатость поверхности темплетов не дол­жна превышать 20 мкм (ГОСТ 2789—73). Основные реактивы для выявления макроструктуры и режимы травления рекомендованы ГОСТ 10243—75. Травление макротемплетов осуществляют в специализированном помещении ЛКИ, оборудованном травильными ваннами (чаще всего — металлический кожух с кислотоупорной фу­теровкой и заделкой швов кислотостойкими веществами), промы­вочными ваннами, подводкой воздуха и пара, вентиляцией, средствами нейтрализации кислотных остатков. Макротемплеты травят в горячих и холодных растворах.

При горячем травлении раствор подогревают паром до температуры около 90 °С, время травления подбирают для отдельных групп сталей и сплавов опытным путем. Травление при 20 °С проводят в специальных ваннах из винипласта или свинца. После травления в любом реактиве образцы тщательно промывают в проточной воде и сушат сухим воздухом. Рекомендуемые реактивы и режимы трав­ления различных сталей и сплавов приведены в табл.  Степень развития дефекта определяют по соответствующим типу дефекта шлакам, при наличии нескольких дефектов каждый из них оценива­ется отдельно.

Основными дефектами макроструктуры, классификация которых дана в ОСТ МЧМ 1438—79, НТД, инструкциях по контролю, сос­тавленных с учетом опыта работы заводов, и в литературе [43], являются: усадка; центральная пористость; ликвация точечная, пят­нистая общая и краевая, подусадочная, ликвационный квадрат, подкорковые пузыри; межкристаллитные трещины; послойная кри­сталлизация.

Дефекты излома: грубые раскатанные поры и газовые пузыри; грубая пятнистая ликвация; остатки усадочной раковины; подуса­дочная рыхлота; расслоение; межкристаллитные прослойки (сколы, слоистые изломы); обезуглероженный и науглероженный слой; нафталинистый и камневидный изломы; расщепления; вырывы; ложные расслоения; черный излом.

Таблица. Рекомендуемые реактивы и режимы травления макрообразцов

Примечание. Нагрев для горячего травления производится паром, отбеливание — погружением горячего образца в раствор или протиранием щеткой, смоченной в растворе. Таблица составлена на осно­вании ГОСТ 10243—75 с учетом опыта работы предприятий.

Дефекты, обнаруживаемые на макротемплетах и в изломах: неоднородность макроструктуры (титановая, цериевая, цирконие­вая); корочки, экзогенные включения у края или по сечению заго­товки; свищи (газовые пузыри, раковины); флокены; белые пятна; инородные металлические и шлаковые включения; черновины (тре­щины, надрывы); скворечники; внутренние разрывы; ковочные тре­щины; светлое кольцо или квадрат в металле ЭШП, ВДП (разно­видность — светлое пятно в осевой зоне подприбыльных заготовок); краевой отслои (двойной налив); повышенная или пониженная травимость; остатки дендритной структуры; краевые дефекты (неме­таллические включения в металле ВДП, участки пониженной травимости — без загрязнения в нижней части слитков ЭШП и ВДП, газовые пузыри и свищи в металле ЭШП); угловые трещины.

Перечисленные дефекты металла недопустимы и являются бра­ковочными признаками (для некоторых из них, например ликвационного квадрата, в НТД указывается недопустимая степень разви­тия). При обнаружении недопустимых дефектов или большего, чем допускается НТД, развития дефектов соответствующую партию-плавку металлопродукции подвергают переиспытанию. Объем пере­испытаний, места отбора проб указывают в заводских инструкциях по контролю. На металлургических заводах при обнаружении флокенов в металлопродукции, пробы от которой были взяты в пол­ном соответствии с ТИ, переиспытания, как правило, не проводят. Такой металл назначают в горячий передел со степенью деформа­ции не менее 10 или бракуют.

В зависимости от вида макродефекта, его развития и по резуль­татам анализа технологии производства данной партии-плавки в отдельных случаях назначают послиточный или поштанговый макроконтроль, а для дефектов, уверенно выявляемых средствами дефектоскопии (например, УЗК),— поштучный контроль металло­продукции этими методами. Совершенно обязательно для работни­ков контрольных и исследовательских лабораторий ЦЗЛ самое тща­тельное и глубокое исследование макрофедектов необычного типа для данного вида металлопродукции, расположения, развития. Все исследования подобного рода оформляют отчетами (заключениями) и направляют в ОТК и производственные цехи. Для отдельных марок стали и сплавов контроль макроструктуры осуществляют по дополнительным шкалам, инструкциям и фото­эталонам, согласованным с потребителями (головными института­ми, предприятиями). Так проводится контроль конструкционных сталей по дефектам в изломе; по межзаводским шкалам и инструк­циям выполняется оценка излома и содержания дельта-феррита в стали типа 13Х14НВРА (квадрат 180—250 мм) и наличия сколов в стали 18Х2Н4ВА-Ш (квадрат 250 мм). Для ряда марок стали и сплавов ЦЗЛ разрабатывают внутризаводские дополнительные шкалы контроля специфических дефектов. Контроль макрострук­туры жаропрочных сплавов выполняют по специальной инструкции: в прутках размером до 50 мм — на продольных темплетах и изло­мах, в прутках более 50 мм — на поперечных темплетах.