Металографічний контроль

Макроструктурний аналіз дає уявлення про загальну будову металу та дозволяє оцінити його якість після різних видів обробки: лиття, обробки тиском, зварювання, термічної та хіміко-термічної обробки.

Макроаналіз на відміну мікроскопічного аналізу не дозволяє визначити всіх особливостей будови металу. Тому часто макроаналіз не є остаточним, а лише попереднім видом дослідження. За даними макроаналізу можна вибрати ті ділянки досліджуваної деталі, які треба піддати подальшому, більш детальному мікроскопічному дослідженню.

За допомогою макроаналізу можна визначити:

– вид зламу – в’язкий, тендітний, нафталінистий, каменеподібний і т.д.;

– порушення суцільності металу – садибну пухкість, центральну пористість, нориці, підкіркові бульбашки, міжкристалітні тріщини; тріщини, що виникли при обробці тиском та термічній обробці; флокени у сталі, дефекти зварювання (у вигляді непровару, газових бульбашок);

– дендритну будову, зону транскристалізації, розміри та орієнтацію зерен у литому металі;

– волокнисту структуру деформованого металу;

– структурну або хімічну неоднорідність металу, створену термічною, термомеханічною та хіміко-термічною обробкою;

– хімічну неоднорідність литого металу (ліквацію) та присутність у ньому сторонніх включень;

– прожарювання (для інструментальних сталей, для яких потрібне збереження в’язкої серцевини.

Мікроструктурний аналіз дозволяє:

– Вивчити форму зерен,

– вивчити величину та взаємне розташування зерен,

– вивчити склад металу чи сплаву,

– Визначити структурно-фазовий склад сплаву,

– визначити внутрішні дефекти та неметалічні включення,

– встановити зміни внутрішньої будови у досліджуваному зразку при впливі різних впливів: механічна, термічна або хіміко-термічна обробка, обробка тиском, зварювання тощо.

Послідовність мікроструктурного аналізу сталей така:

1 За допомогою металографічного мікроскопа проглядаються мікрошліфи запропонованих зразків. Мікрошліф встановлюється на столик мікроскопа досліджуваною поверхнею вниз, щоб на неї падало світло об’єктива. Потім мікроскоп налаштовується на чіткість зображення мікрометричним гвинтом та мікрометричним гвинтом. Предметний столик може переміщатися у двох взаємно перпендикулярних напрямках за допомогою ручного подавання.

2 Проводиться якісний аналіз структури зразка визначається наявність перліту, цементиту, фериту. За результатами структурного аналізу визначається тип сталі: доевтектоїдна, евтектоїдна або заевтектоїдна.

3 Проводиться кількісний аналіз зразка. Він полягає у визначенні відсоткового співвідношення мікроструктурних елементів, а його мета полягає у визначенні марки сталі згідно з вмістом у ній вуглецю.

4 Визначаються механічні властивості досліджуваного зразка за допомогою графіків залежності міцності, твердості, в’язкості та пластичності від вмісту вуглецю.

Смугастість виникає в:

– однофазних;

– двофазних;

– багатофазних матеріалах;

А також у феритній, перлітній, карбідній сталях та їх симбіозах.

Причиною виникнення смугастості можуть бути:

– неоднорідний хімічний склад,

– різна швидкість кристалізації металу,

– холодна чи гаряча деформація у різних частинах досліджуваного матеріалу.

Контроль мікроструктури металу щодо оцінки полосчатости дуже важливий, оскільки вона сильно впливає міцність і твердість легованих і вуглецевих сталей.

Величина зерна визначається наступними методами:

– візуального порівняння видимих під мікроскопом зерен із зразками шкал, наведених в обов’язковому додатку 2, з визначенням номера зерна;

– підрахунку кількості зерен, що припадають на одиницю поверхні шліфа, з визначенням середнього діаметра і середньої площі зерна;

– підрахунку перетинів кордонів зерен відрізками прямих з визначенням середнього умовного діаметра в разі рівноосних зерен, кількості зерен в 1 мм в разі нерівноосних зерен;

– виміру довжин хорд під мікроскопом або з використанням мікрофотографій з визначенням відносної частки зерен певного розміру

Неметалеві включення погіршують якість металу, оскільки у процесі його експлуатації можуть бути осередками руйнування структури стали.
За хімічним складом розрізняють:

– кисневі,

– сульфідні,

– нітридні,

– фосфатні та ін.

Також неметалеві включення поділяються на:

– ендогенні, ті, що утворилися при реакції елементів сплаву з розчиненими в сталі елементами (азот, кисень, сірка);

– екзогенні, елементи, що не спливли на поверхню при плавці або не розчинилися (частки шлаку, руди, вогнетривів);

– екзо ендогенні – це елементи, що змінили свій хімічний склад у результаті плавлення, на межі металу.