4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Металлографические исследования металлов и сплавов

Металлографические исследования металла

Металлографическое исследование строения металлов и сварных соединений

Металлография исследования – это комплекс испытаний и аналитических мероприятий, направленный на изучение макроструктуры и микроструктуры металлов, исследование закономерности образования структуры и зависимостей влияния структуры на механические, физико – механические, электрические и другие свойства металла.

Металлографические методы исследования металлов и сварных соединений позволяют определить размеры, форму и взаимное расположение кристаллов, а также неметаллические включения, трещины, раковины, поры, свищи и т. д.

Различают макроскопический и микроскопический методы изучения строения металлов. Макроскопический метод — исследование строения металлов и сварных соединений невооруженным глазом или с применением лупы, дающей увеличение в 5—30 раз. Макроанализ дает возможность выявлять раковины, шлаковые включения, нарушение сплошности металла, трещины и другие дефекты строения сплава, химическую и структурную неоднородность.

Микроскопический анализ металлов заключается в исследовании их структуры с помощью оптического или электронного микроскопов, на специально подготовленных образцах. Методами микроанализа определяют форму и размеры кристаллических зерен, обнаруживают изменения внутреннего строения сплава под влиянием термической обработки или механического воздействия на сплав, микротрещины и многое другое.

Так как все металлы непрозрачны, то их строение можно исследовать на изломах или специально подготовленных шлифах. Исследование строения методом фактографии по изломам часто применяют при анализе причин разрушения деталей машин, аппаратов и элементов стальных конструкций. Макроструктурный метод используется также для ориентировочного определения глубины закаленной зоны инструментальных сталей, глубины цементованного слоя и т. д.

Изучение макроструктуры металла обычно проводят на специально подготовленных шлифах. В этом случае деталь или изделие разрезают. Поверхность, которую необходимо исследовать, тщательно обрабатывают под плоскость на металлорежущем станке. Если деталь разрезали при помощи газовой горелки, то необходимо снимать весь слой металла, в котором произошло изменение структуры в результате нагрева пламенем горелки. Обычно глубина этого слоя для сталей, применяемых в котло- и турбиностроении, не превышает 10—12 мм. Затем поверхность следует отшлифовать на плоско-шлифовальном станке и наждачной бумагой. Для выявления структуры металла его необходимо подвергнуть травлению. В процессе травления кристаллы растворяются с различной скоростью, так как они по-разному ориентированы относительно исследуемой поверхности. Свойства же кристаллов, в том числе и растворимость в химических реактивах, разные в разных направлениях. Границы между кристаллами содержат повышенный процент примесей, поэтому они растворяются быстрее кристаллов. Иногда травлением получают различную окраску структурных составляющих сплава. Поэтому в результате травления можно получить четкую картину кристаллического строения металла.

Травитель сильнее разъедает трещины, закатанные плены, пористые участки и слабее — основной металл.

В теплотехнике принято исследовать макроструктуру сварных соединений паропроводов, по которым транспортируется перегретый пар с температурой выше 450° С независимо от давления и трубопроводов, по которым транспортируется вода или насыщенный пар при температуре свыше 120° С и давлении более 8 Мн/м2 (80 am). Контроль макроструктуры сварных соединений обязателен также для остальных элементов парового котла, работающих при температуре стенки свыше 450° С и независимо от температуры стенки при давлении свыше 4 Мн/м2 (40 am).

В процессе металлографического исследования выявляют макро- и микроскопические дефекты сварного шва: непровары, трещины, поры, шлаковые включения, а также устанавливают структуру металла.

Образец для металлографического исследования вырезают из сварного соединения- поперек оси шва. Образец должен включать в себя как шов, так и зону термического влияния.

Трещины в основном металле шва, несварившиеся слои, крупные шлаковые включения, непровар сверх нормы не допускаются. Непровар не должен превышать при односторонней сварке без подкладного кольца 15% толщины стенки; если толщина стенки превышает 20 мм — не более 3 мм.

Допускаются видимые невооруженным глазом мелкие поры и шлаковые включения в количестве не более пяти штук на 1 см 2 площади поперечного сечения шва. Максимальный линейный размер отдельного дефекта по наибольшей протяженности не должен быть более 1,5 мм, а сумма максимальных линейных размеров всех дефектов — не более 3 мм.

Микроскопический анализ строения металлов и сварных соединений позволяет наблюдать непосредственно их строение при увеличении до 2000 раз. Обычно пользуются увеличением от 100 до 800 раз.

Изучение структуры металла проводят при помощи микроскопа в отраженном свете. Образец металла тщательно обрабатывают под плоскость на металлорежущем станке, шлифуют и полируют. После такой подготовки он отражает лучи как зеркало. На нетравленом шлифе видны трещинки, поры, неметаллические включения. Чтобы выявить границы зерен и отдельные структурные составляющие, шлиф травят. Для травления микроструктуры стали и сварных соединений часто применяют 3—5%-ный раствор азотной кислоты в спирте.

Исследования и фотографирование микроструктуры проводят с помощью специального стационарного металлографического микроскопа. На фото 1, а показан микроскоп Neophot 2 представляющий собой, инвертированный фотомикроскоп отраженного света, предназначенного для металлографической микроскопии. С компьютеризированной системой воспроизведения результатов.

На тепловых электростанциях необходимо проводить контроль за структурой металла паропроводов как в исходном состоянии, так и после различных сроков эксплуатации. Такой контроль осуществляют по образцам, вырезанным из паропровода, при помощи переносных микроскопов, устанавливаемых непосредственно на паропроводе, а также при помощи оттисков.

В случае использования двух последних способов отпадает необходимость в вырезке для металлографических исследований образцов из паропровода. Подготавливается шлиф непосредственно на трубе (на объекте исследования). Окалина и поверхностный обезуглероженный при термической обработке слой металла глубиной 0,5—1 мм снимаются при помощи переносного наждачного круга, который приводится во вращение от пневматического или электрического привода.

Подготовка микрошлифа: обработка поверхности проводится последовательно тремя кругами: крупнозернистым электрокорундовым, мелкозернистым электрокорундовым с вулканитовой связкой и войлочным или фетровым, покрытым пастой ГОИ на половине круга по ширине. Если отсутствует мелкозернистый круг, то тонкую шлифовку проводят при помощи шкурки вручную. При переходе от одного круга на другой направление обработки меняется на 90°. При этом легче выводятся риски от предыдущего круга. При полировке пастой ГОИ ее остатки снимаются чистой половиной войлочного или фетрового круга.

Подготовленная поверхность шлифа обезжиривается ватным тампоном, смоченным этиловым спиртом.

Травление проводят чаще всего 4%-ным раствором азотной кислоты в спирте. Для лучшего выявления микроструктуры процесс полировки и травления обычно повторяют несколько раз.

Подготовленный таким образом шлиф можно изучать либо непосредственно на объекте при помощи переносного оптического микроскопа, либо, сняв слепок со шлифа и исследуя уже его при помощи стационарного микроскопа, в лаборатории.

Имеется переносной металлографический микроскоп типа ММУ-3У (фото 2), позволяющий проводить исследования микроструктуры при увеличении до 400 раз.

Читать еще:  Рисунки для травления на металле эскизы

Для снятия слепков со структуры чаще всего используют полистирол. Его размягчают при помощи бензола, в котором он легко растворяется. На кусочек полистирола в виде кубика со стороной 10—20 мм или цилиндра такого же диаметра и высоты кисточкой наносят бензол. Им смачивают только ту грань или торец, которые в дальнейшем прижмут к предварительно подготовленному шлифу. Между моментом нанесения бензола и прижатием кусочка полистирола должно пройти 3—5 секунд. За это время полистирол успеет размягчиться. Далее кусочек полистирола плотно прижимают к шлифу и выдерживают в течение 5— 10 сек при помощи миниатюрного ручного пресса или рукой. Затем он прилипает к шлифу. Его оставляют в таком положении на 1,5— 2 ч. За это время полистирол затвердевает, а кусочек легко отделяется рукой. Оттиск должен просохнуть и окончательно затвердеть, после чего его помещают на металлографический микроскоп. Методика исследования оттиска на металлографическом микроскопе ничем не отличается от методики исследования обычного шлифа. Для исследования оттисков удобно использовать косое освещение.

При исследовании причин разрушения различных деталей в процессе эксплуатации образцы для анализа вырезают вблизи места разрушения и в отдалении от него, чтобы можно было определить наличие каких-либо отклонений в строении металла. Кроме того, изучают структуру в продольном и поперечном направлениях.

1. Результаты макроисследования

(на примере наплавки дистанционное кольцо нижнего отвода реактора, установки каталитического реформинга).

При макроисследовании в наплавке дистанционного кольца выявлена магистральная трещина глубиной

11мм рис.1, 2. Раскрытие трещины до 0,19мм. Характер растрескивания трещины показан на рис.3. Края трещины острые, рваные, что свидетельствует о динамике ее развития. Трещина в металле наплавки распространяется по всему периметру кольца. Длина трещины

2160мм. Из наплавки трещина переходит в основной металл, см. рис. 4. При определенном насыщении водородом аустенитные коррозионные стали, в нашем случае наплавка, подвержены водородному охрупчиванию, что объясняет процесс трещинообразования в металле наплавки.

Излом ударных образцов хрупкий, кристаллический. Согласно «Шкалы изломов» доля хрупкой составляющей в образцах – 100%, сам излом представляет собой однородную поверхность хрупкого разрушения с мелкокристаллическим строением без признаков макропластической деформации см. рис.5.

Рис.1. Растрескивание в наплавке дистанционного кольца. Увеличено в 3 раза.

Рис. 2. Характер трещины в наплавке.

Рис. 3.Внешний вид излома ударного образца.

2. Результаты микроисследования

Характер микроструктуры по линии сплавления основной металл кольца — наплавка показан на рис. 8. Микроструктура основного металла кольца, см. рис. 5а отпущенный бейнит + феррит. Линия сплавления сформирована нормально, см. рис. 5б. В металле наплавки выявлены микротрещины см. рис.8в. Структура металла наплавки аустенитная, литая, см. рис. 5г.

Микроструктура металла дистанционного кольца по сечению, см. рис.6а, 6б отпущенный бейнит+феррит. Различий в структурах наружной и внутренней поверхности кольца не выявлено. Обезуглероживания либо науглероживания в основном металле дистанционного кольца не выявлено. Межкристаллитной коррозии (МКК) в основном металле кольца и наплавке не выявлено.

Искусство металлографии

Искусство (наряду с наукой) — один из способов

познания реальности и взаимодействия с нею.

(Wikipedia – статья «Искусство»)

К нашим посетителям: Почему создан этот сайт?

Вероятно, следует начать с того, что для успешной деятельности можно и должно использовать свои самые сильные стороны. Нашими сильными сторонами являются методы металлографического исследования. На протяжении ряда лет мы выполняем металлографический анализ в соответствии с тематикой исследований, проводимых в Физико-техническом институте Национальной академии наук Беларуси. Такая работа позволила нам приобрести опыт исследования структуры разнообразных металлов, сплавов и неметаллических материалов, которые, казалось бы, затруднительно анализировать с помощью металлографического микроскопа.

Исходя из опыта нашей работы, а также строгого определения терминов, данных в энциклопедии, металлография есть искусство. С одной стороны металлография является одним из способов познания реальности, а именно — строения и структуры разнообразных материалов (что может быть более реально, чем материалы на службе у человека?). С другой стороны, такое познание невозможно без мастерства высокого уровня в области владения практическими методами структурного анализа материалов. С третьей стороны, металлография не может существовать в отрыве от эстетически выразительных форм структур материала, потому что совершенная (или эстетически красивая) форма структуры как правило, связана с наличием у материала хороших свойств (механических, эксплуатационных). Поэтому собственно творческая художественная деятельность является неотъемлемой частью металлографии и заключается в выборе наиболее выразительных (=информативных) изображений структуры металлов, сплавов, неметаллических материалов. К тому же структуры материалов – это еще и необычайно красиво. Часто используется термин «мир металла» и это действительно целый мир, в который можно погружаться «с головой» и без конца восторгаться красотой форм и оттенков.
Методы оптической микроскопии в Интернете (в русскоязычной его части) представлены на сайтах, посвященных, в основном, пробоподготовке. Обнаруживается явный недостаток современных сведений о металлографии, в том числе о способах и методах получения изображения структур разнообразных материалов. Это достаточно несправедливо; при поиске, например по запросу «темнопольная микроскопия» можно найти много данных, относящихся к биологии и медицине, но не к металлографии. Очень мало представлено изображений реальных структур, полученных с помощью разнообразных методик металлографического анализа. Основная масса структур материалов (металлов), представленных в Интернете, — это копии из книг, изданных достаточно давно. Поэтому качество таких изображений невысоко.

Кроме того, в настоящее время развитие металлографии в Беларуси затрудняется отсутствием средств для обновления материально-технической базы научных исследований и, в этой связи, отсутствием иногда у специалистов сведений о возможностях металлографического оборудования.

Поэтому мы постараемся освещать на данном сайте:
• аспекты методик металлографического анализа;
• вопросы количественного анализа изображений структуры;
• нестандартные способы получения изображений структур материалов;
• представлять наши наиболее интересные публикации по вопросам структурных исследований материалов;
• а также многое другое в рамках приобретенного профессионального опыта.
Прежде всего следует рассмотреть, что представляет собой металлография как наука.
Металлография — часть металловедения, изучающая влияние химического состава и обработки (термической, химико-термической, давлением и пр.) на структуру металлов и сплавов.
Современная металлография – это комплекс качественных и количественных методов анализа структуры металлических материалов, использующих современное металлографическое оборудование, средства компьютерной техники и математической обработки экспериментальных данных.
Первым этапом металлографического исследования является пробоподготовка или металлографическое препарирование. Основная задача этого этапа – создание образца, который адекватно отражает состояние структуры материала (или изделия). Поскольку современная металлография многолика в плане разнообразия объектов исследования, то пробоподготовка может включать:
• Традиционное приготовление шлифа на поверхности металлического образца. Основная задача при этом — создание идеальной зеркальной поверхности без следов предшествующей обработки (отрезки или шлифовки). Это наиболее распространенный метод металлографического препарирования.
• Получение реплики – слепка поверхности образца в том случае, когда вырезка образца по тем или иным причинам невозможна. Получению реплики предшествует создание шлифа на исследуемом участке. Это задача полевой металлографии.
• Получение излома, который может изучаться в микроскопах различного вида (оптическом, растровом).
• Создание образцов, для которых не требуется специальная подготовка поверхности, или же подготовка проводится в минимальном объеме (протирка, обезжиривание).
Металлографическое травление. Его иногда относят к пробоподготовке. Тем не менее, травление более полезно рассматривать как отдельную операцию по выявлению структуры образца. Как правило, исследование начинается с изучения нетравленых образцов в целях определения наличия неметаллических включений (сульфиды, нитриды, окислы), трещин и несплошностей различного происхождения. Исследование таких объектов, как например серый чугун, проводится первоначально в нетравленом состоянии для определения морфологии и размера включений графита. Травление производится только для шлифов. Операция травления начинается с выбора метода травления (в растворе, ионное травление, электролитическое травление). Наиболее распространенным является травление в растворах. Оно начинается с выбора соответствующего реактива для травления и его приготовления. Травление в растворах проводится методом погружения образца в травящий раствор или методом втирания реактива с помощью тампона. Операция травления заканчивается промывкой и сушкой образа.
Препарирование и травление являются подготовительными этапами металлографического исследования.
Непосредственно металлографическое исследование начинается с анализа структуры образца.
Металлографический анализ подразделяется на микро- и макроструктурный методы. Макроструктурный метод применяется для исследования структуры невооруженным глазом или с помощью оптических приборов при малых увеличениях. В основном, макроструктура – это расположение различных макроскопически видимых зон в образце (зоны сварного шва, крупная пористость, повреждения поверхности, характер течения метала при пластической деформации и т.д.). Микроструктурный анализ предполагает использование микроскопа для оценки структуры при больших увеличениях. Это позволяет рассмотреть зеренное (фазовое) строение металла и внутризеренную структуру.
Металлография может быть как качественной, так и количественной.
Качественная металлография – это наблюдение и визуальный анализ, фотографирование и описание структуры металла, т.е. того, что мы видим на изображении структуры. Задача данного этапа – определение всех особенностей изображения, отделение информативной части от артефактов и получение серии качественных изображений микроструктуры, которые отражали бы реальное строение материала. Строение металлических материалов не всегда различимо в простом отраженном свете. Поэтому в металлографическом микроскопе предусмотрен ряд опций, позволяющих сделать изображение структуры максимально информативным. Это средства оптического контрастирования.
-темнопольная микроскопия;
-поляризационная микроскопия (использующая поляризованный свет);
-фазово-контрастная микроскопия;
-люминисцентная микроскопия;
-нтерференционный контраст;
-диафрагмирование;
-цветные фильтры.
Применение этих методов позволяет визуализировать детали изображения структуры материалов. Наиболее часто в традиционной металлографии применяются темнопольное освещение и поляризованный свет.
Заключительным этапом металлографического исследования является количественная металлография.
Количественная металлография – это анализ изображения структуры металла, при котором определяются количественные характеристики – размер зерна, количество фаз или компонентов, пористость, толщина упрочненных слоев и т.п.
Количественная металлография обеспечивается современными программами количественной обработки изображений. Эти программы дают возможность выбрать конкретные объекты, подлежащие анализу – зерна, фазы, различные включения, слои и т.д. После этого определяются количественные параметры выбранных объектов: площадь, длина и ширина, периметр, эквивалентный диаметр (диаметр круга, площадь которого равна площади объекта), периметр, фактор формы (F=4  S/P 2 , где S – площадь, Р – периметр), ориентация (угол наклона оси симметрии объекта к выбранной прямой линии) и т.д. Набор параметров определяется конкретной программой.
После определения количественных параметров возможен анализ статистических характеристик объектов (зерен, фаз и пр.) в виде графика или таблицы, где отображается распределение обнаруженных объектов по выбранному параметру (площади, длине, ширине и т.д.). Распределение объектов показывает, какое количество обнаруженных объектов принадлежит тому или иному размерному классу.
В основе методов количественной металлографии лежат принципы стереометрической металлографии. В этом разделе металлографии теоретически обоснованы основные методы определения размера структурных составляющих, их количества, а также расчета состава сплавов исходя из данных количественного анализа.
Описанные этапы металлографического исследования являются прямыми методами металлографического анализа.
К косвенным методам металлографического анализа относят дилатометрический, термический, электромагнитный и другие физические методы, которые дополняют результаты исследования структуры металлов и сплавов. Косвенные методы не ставят целью изучить физические свойства металла или сплава. Они являются средством установить наличие определенной структуры и фаз в составе материала.

Читать еще:  Как сделать металлоискатель своими руками в домашних

Металлографический анализ металлов и сплавов

Металлография – наука о структуре металлов и сплавов; раздел металловедения. Металлография исследует закономерности образования структуры металла, изучает его макроструктуру и микроструктуру, атомно-кристаллическое строение, влияние структуры на механические, электрические, магнитные и другие свойства.

Макроструктуру металлов и сплавов в металлографии наблюдают невооружённым глазом либо при небольшом увеличении (в 30–40 раз). Макроструктура характеризуется формой и расположением крупных кристаллитов (зёрен), наличием и расположением различных дефектов металлов, распределением примесей и неметаллических включений.

Исследования микроструктуры в металлографии производят с помощью светового или электронного микроскопов, с помощью дифрактометра

Металлография позволяет устанавливать взаимосвязь между структурой и свойствами металлических материалов. Устанавливая закономерности образования структуры, металлография прогнозирует свойства новых сплавов.

Помимо закономерностей образования структуры, металлография изучает условия и причины возникновения при кристаллизации, пластической деформации и рекристаллизации текстуры металлов, которая обусловливает анизотропию свойств поликристаллического материала.

Изучение структуры металла в металлографии проводят на специально подготовленных плоских и гладких поверхностях – шлифах. Приготовление шлифа заключается в шлифовке и последующей полировке металла.

Металлография включает в себя и физические методы контроля и исследования металлов, такие как рентгеноструктурный анализ, определение теплоёмкости и электросопротивления, неразрушающий контроль металлов и др.

В металлографической практике форма сечений микрочастиц (или самих микрочастиц) оценивается главным образом чисто качественными понятиями. Например, форма микрочастиц цементита в перлите определяется как зернистая, четкообразная или пластинчатая. Имеет место качественная металлография. Часто применяется полуколичественная оценка условными баллами при помощи шкал структур, представляющих произвольный набор тех же определений качественной металлографии, расположенных в определённой последовательности.

Количественная металлография – это металлография, занимающаяся изучением количественных характеристик микроструктуры.

Реальное положение вещей таково, что количественная металлография стала возможна относительно недавно, в конечном итоге – благодаря автоматическим анализаторам изображений (ААИ) и находится ещё только в начале своего развития. Основные операции количественной металлографии – подсчет, измерение и классификация элементов, находящихся в поле зрения. Под элементами пространственного микроскопического строения понимаются различные микрочастицы (зёрна, кристаллиты, включения, выделения и др.), а также точечные, линейные, ареальные (плоскостные) образования (точки, линии и поверхности стыка микрочастиц). Результатом операций количественной металлографии могут быть, в частности, количественные параметры зерна или объемные доли различных фаз в структуре сплава.

Читать еще:  Оборудование для пескоструя металла

Стереометрическая металлография – это комплекс методов количественной оценки пространственного микроскопического строения металлов и сплавов. Более развёрнутое определение: стереометрическая

В качестве обобщения можно отметить, что металлография вообще является стереологическим методом качественного и количественного исследования структуры металлов и сплавов. Качественные (описательные) методы исследования структуры позволяют описать с помощью баллов или условных обозначений тип, форму, размер и взаимное расположение обнаруженных фаз и структурных составляющих методом сравнения с ранее разработанными эталонами микроструктур. Задача количественной металлографии состоит в изучении характеристик пространственного строения структуры путем измерения численных параметров микроскопического изображения.

Металлографические исследования – это комплекс испытаний и аналитических мероприятий, направленный на изучение макроструктуры и микроструктуры металлов, исследование закономерностей образования структуры и зависимостей влияния структуры на механические, электрические и другие свойства металла (сплава).

При металлографическом исследовании выполняется ряд операций, в результате которых получают достоверные данные по качественному и количественному составу материала. Любое металлографическое исследование включает в себя четыре этапа:

· Собственно металлографический анализ

· Статистическая обработка результатов анализа.

Общая погрешность результатов металлографического исследования равна сумме погрешностей на каждом из вышеназванных этапов, и, конечно же, при выполнении металлографического исследования необходимо стремиться к получению результата с минимальной погрешностью.

Помимо комплекса мероприятий пробоподготовки для оптических исследований (включает в себя пробоотбор, запрессовку, шлифовку, полировку и травление), в металлографическое исследование обязательно входит процедура распознавания и анализа структуры с помощью микроскопии. Кроме того, сегодня сложно представить себе металлографические исследования без современных систем анализа изображения (программное обеспечение для металлографических лабораторий).

Металлографический анализ;

Металлографический анализ следует производить в следующих случаях:

— при изменении характеристик твердости и механических свойств;

— — при необходимости уточнения характера дефектов, выявленных при контроле неразрушающими методами.

Металлографический анализ выполняется путем приготовления микрошлифа непосредственно на сосуде, травления, снятия с него полистирольной реплики и последующего осмотра и фотографирования структуры со снятой репликой оптическим микроскопом с разрешающей способностью до х400

При технической возможности вырезки образцов из сосуда металлографический анализ производится на микрошлифах, изготовленных из этих образцов.

Результаты металлографического анализа оформляются в виде заключения, подписываемого специалистами организации, проводящей диагностирование сосудов.

Целью металлографического анализа является изучение строения металла. Строение металла, наблюдаемое невооруженным глазом или при небольшом увеличении, называется макроструктурой. По макроструктуре металла судят:

— о характере кристаллизации, величине и направленности зерен,

— о степени развитости зональной или межкристаллитной неоднородности (ликвации),

— о характере расположения в отливке усадочных раковин, усадочной и ликвационной рыхлости,

— о степени поражения металла газовой пористостью, шлако­выми включениями, окисными пленками значительной величины, усадочными трещинами, флокенами,

— об изменении структуры в направлении волокон, о характере и режиме термической обработки (по виду излома).

С помощью макроисследования можно обнаружить и вскрыть природу (металлургическую, технологическую) дефекта. Поэтому, когда требуется установить причину дефекта, обнаруженного другими косвенным методами (например, неразрушающими), применяют металлографический метод исследования.

В ГОСТ 10243-82 рассмотрены методы испытаний и оценки макроструктуры кованных и катанных углеродистых, легированных и высоколегированных сталей. Стандарт устанавливает эталонные шкалы для оценки макроструктуры, классификацию дефектов макроструктуры. Макроструктуру металла контролируют протравливанием специально подготовленных образцов. Метод основан на различии в травимости бездефектного металла и участков с наличием пор, ликвации, неоднородности структуры и других дефектов. Другой способ основан на исследовании излома образцов с различным разрушением участков металла с пористостью, флокенами, перегревом, сколами и без них. Оценку производят визуально осмотром или при небольшом увеличении.

Определение величины зерна в цветных металлах установлено в ГОСТ 21073.0-84 — ГОСТ 21703.4-84. Методы контроля и оценки макроструктуры жаропрочных сталей рассмотрены в ГОСТ 22836-84.

Строение металла, наблюдаемое при увеличении в 30-1500 раз при пользовании оптическим микроскопом (а с помощью электронного микроскопа (ГОСТ 21006-75 «Микроскопы электронные») — в 15000-30000 раз) называют микроструктурой.

По микроструктуре судят о следующих свойствах:

— загрязненности металла неметаллическими включениями и наличии микропор,

— полноте закалки и степени отпуска,

— о микронеоднородности сплавов (полосчатости),

— о глубине цементированного или модифицированного другими способами поверхностного слоя металла,

— концентрации углерода в поверхностном слое, характере и глубине обезуглероживания,

— качестве и режиме горячей обработки,

— степени деформации зерна в результате холодной обработки,

— деталях строения микрозерна,

Микроструктуру исследуют по микрошлифу материала, подготовленного для этого определенной обработкой: шлифо­ванием, полированием, травлением. ГОСТ 5640-68 устанавливает порядок отбора образцов, изготовления шлифов, металлогра­фический метод оценки структурно-свободного цемента, перлита, полосчатости и видманштеттовой структуры в листах и лентах из малоуглеродистой и углеродистой стали.

Металлографические методы выявления и определения величины зерна сталей и сплавов установлены ГОСТ 5639-87. С помощью этих методов определяют: величину действительного зерна, склонность зерна к росту, кинематику роста зерен.

ГОСТ 8233-56 устанавливает шкалы основных элементов структуры стали: перлита, мартенсита, нитридов и карбидов. Оценку микроструктуры проводят на образцах площадью 0,5-1 см 2 с помощью микроскопа. Количество образцов и место их вырезки, в зависимости от назначения объекта, должно быть оговорено в соответствующих технических условиях по диагностике.

Установлена балльная оценка структуры в зависимости от размеров зерен и содержания.

ГОСТ 1778-84 устанавливает металлографические методы определения загрязненности сплавов неметаллическими включени­ями. Неметаллические включения определяют сравнением с эталонными шкалами, подсчетом количества и объемного процента включений, линейным подсчетом включений.

Терминологию и определение дефектов в отливках из чугуна и стали, устанавливает ГОСТ 19200-80; масштабы изображения на фотоснимках при металлографических методах исследования — ГОСТ 25536-82.

Металлографическое исследование металла действующего оборудования в полевых условиях производит с помощью переносных микроскопов, путем отбора и последующего исследования в лаборатории малых проб, методом оттисков (слепков) с поверхности.

Безобразцовый метод исследования микроструктуры с помощью полистирольных оттисков рекомендован для проведения исследований на действующих объектах. При исследовании оттиска устанавливают:

— характер распределения карбидов,

— степень сфероидизации перлита,

— состояние межзеренных границ,

— наличие повреждений типа водородной коррозии и т.п.

Метод исследования и подготовка поверхности объекта регламентированы ведомственными инструкциями (например, «Инструкция по техническому освидетельствованию сосудов, работающих под давлением на предприятиях «АГРОХИМ», РИ-001-08-91. Согл. с Госгортехнадзором СССР 25.11.91.).

В практике металлографических исследований в полевых условиях на предприятиях РАО Газпром применяют металлографический комплекс, выпускаемый фирмой Struers (Дания), в состав которого входят средства подготовки поверхности (портативный прибор для электролитической полировки и травления электропроводящих материалов), портативный микроскоп с автономной подсветкой, набор оттисков.

Для лабораторного исследования металлов находит применение рентгеновский метод, основанный на способности атомных плоскостей кристаллов отражать по определенному закону направленные на поверхность рентгеновские лучи. (ГОСТ 16865-79. Аппаратура для рентгеноструктурного и рентгеноспектрального анализов. Термины и определения.).

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector