Здавалка
Главная | Обратная связь

Определение химической неоднородности



Макроанализ выявляет ликвацию в стали углерода и вредных примесей – серы и фосфора. Степень ликвации и её характер зависят не только от содержания этих элементов в стали, но и от условий разливки металла, его кристаллизации и последующей обработки давлением. Следует заметить, что макроанализ даёт лишь качественную характеристику химической неоднородности.

Необходимость выявления химической неоднородности вызвана тем, что указанные элементы оказывают весьма ощутимое влияние на свойства стали. Так, например, сера значительно охрупчивает сталь особенно при высоких температурах. Это объясняется образованием по границам зёрен металла особой структурной составляющей - сульфидной эвтектики (Fe-FeS), плавящейся при относительно низкой температуре (988°C). При нагревании стали под прокатку или ковку до температур 1100...1200°C эвтектика расплавляется, нарушая связь между зёрнами металла. Вследствие этого, при деформации стали, возникают трещины и надрывы. Это явление носит название красноломкость.

Наряду с этим сера, присутствующая в виде сульфидов железа и марганца, ухудшает свариваемость и коррозионную стойкость стали.

Фосфор также относится к числу вредных примесей. Растворяясь в железе, он сильно искажает его кристаллическую решётку, повышает предел прочности и текучести, но резко снижает пластичность и вязкость. Снижение вязкости тем значительнее, чем больше в стали углерода. Фосфор способствует хладноломкости, т.е. повышает хрупкость при низких температурах. Это обстоятельство необходимо учитывать особо при изготовлении деталей машин и конструкций, работающих в условиях крайнего севера и северо-востока России.

Распределение серы определяют методом Баумана. Бромосеребряную фотобумагу на свету смачивают в течение 2...3 минут в 10%-ом водном растворе серной кислоты и слегка просушивают фильтровальной бумагой для удаления лишнего раствора. Далее лист фотобумаги аккуратно накладывают на хорошо отшлифованную и обезжиренную поверхность макрошлифа. НЕ сдвигая лист, его осторожно проглаживают рукой или резиновым валиком для удаления пузырьков воздуха. В таком положении фотобумагу выдерживают на макрошлифе не менее 2...3 минут.

Сульфидные включения (FeS, MnS), имеющиеся в поверхностном слое металла, реагируют с серной кислотой, оставшейся на фотобумаге:

FeS (MnS) + H2SO4H2S + FeSO4 (MnSO4)

Образующийся сероводород воздействует на кристаллики бромистого серебра фотоэмульсии:

H2S + 2AgBrAg2Br + 2HBr

Сернистое серебро имеет тёмно-бурый цвет. Поэтому образующиеся на бумаге тёмные пятна указывают форму и характер распределения сульфидных включений в исследуемом образце.

Снятую с макрошлифа фотобумагу промывают в воде и фиксируют в течение 15...20 минут в растворе гипосульфита, после чего вновь промывают в воде и просушивают.

На рис.1, приведены образцы серных отпечатков, снятых по методу Баумана. Отпечаток, полученный с макрошлифа отливки, показывает, что наибольшее количество сульфидов сконцентрировано в её центральной части, т.к. в процессе кристаллизации легкоплавкие сульфиды вытесняются в сердцевину отливки.

Отпечаток, снятый со сварного соединения, позволяет чётко разграничить основной (свариваемый) металл от наплавленного. Сварной шов почти не содержит сульфидных включений, так как сварочные электроды изготовляют из стали с весьма низким содержанием серы.

По характеру расположения сульфидов иногда можно легко установить и способ получения заготовки (литьё, прокатка, штамповка). Так, например, в деформированных заготовках сульфидные включения в виде строчек располагаются вдоль направления волокон металла.

Для определения ликвации углерода и фосфора используют травление поверхности макрошлифа реактивом Гейна, содержащего 85г хлористой меди (CuCl2) и 53г хлористого аммония (NH4Cl) на 1000 мл воды. Способ основан на неодинаковой травимости участков с различным содержанием этих элементов. Участки, обогащенные углеродом и фосфором, окрашиваются в более тёмный цвет.







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.