Исследование изломов стали

Лабораторная работа №2

«Исследование макроструктуры сплавов (макроанализ)»

Цель работы: ознакомиться с методикой выявления и исследования макроструктуры металла или сплава, уметь связать характер макроструктуры с проблемой прочности и разрушения металла.

К работе допущен: Кузнецов В.М., гр. КТ-112

Работу выполнил:

Работу защитил:

Макроанализ заключается в определении строения металла путем просмотра его поверхности, излома или специально подготовленной поверхности (макрошлифа) невооруженным глазом, или при увеличении до 30 раз. Макроанализ дает представление об общем строении металла и позволяет оценить его качество после различных видов обработки: литья, обработки давлением, сварки, термической или химико-термической обработки. Этот анализ не определяет подробностей строения и является предварительным видом исследования. Он позволяет выбрать те участки, которые требуют дальнейшего микроструктурного анализа.

Основные направления при макроанализе:

1. исследование поверхностных дефектов;

2 . исследование макрошлифов;

3. исследование изломов.

Поверхностные дефекты стали

Поверхностные дефекты стали можно рассмотреть при исследовании поверхности детали или заготовки. К поверхностным дефектам относятся:

1. Шлифовочные трещины (причина появления дефекта – неправильные режимы шлифования).

2. Продольные трещины на заготовках (причина появления – неправильные режимы термической обработки).

3. Пузыри на поверхности цементованных изделий (причина появления – металлургические дефекты стали, наводораживание в процессе цементации).

4. Волосовины – тонкие трещины по всему объему металла (причина появления – наличие газовых пузырей, при прокатке преобразующихся в трещины).

5. Наружные дефекты сварных швов: наплывы, непровары, трещины, несплавления и т.д.

Внутренние дефекты стали

Внутренние дефекты стали можно рассмотреть при исследовании поверхности продольного или поперечного макрошлифа. Макрошлиф – это специальный образец (темплет), вырезанный в определенном месте детали (заготовки) и имеющий плоскую шлифованную (иногда полированную) поверхность, которая в зависимости от целей исследования протравливается специальным реактивом. В результате травления образец приобретает рельефную поверхность с отчетливо видимыми структурой и дефектами.

Реактивы: 1) соляная кислота, вода;

2) соляная кислота, серная кислота, вода;

3) персульфат аммония, вода.

К внутренним дефектам относятся:

1. Усадочная раковина (причина появления – уменьшение объема металла в процессе затвердевания и дальнейшего охлаждения).

2. Центральная пористость как остаток усадочной раковины (причина появления – газонасыщенность сплава).

3. Подкорковые пузыри в слитке (причина появления – большая газонасыщенность сплава).

4. Флокены – плоские водородные пузырьки овальной формы (причина появления – насыщенность водородом легированной стали).

5. Полосчатость – определенная направленность неметаллических прядей включений (причина появления – химическая неоднородность по объему заготовки).

6. Неправильное расположение волокон в поковках (причина появления – неправильно выбранное направление пластического деформирования).

7. Ликвация – неоднородность химического состава сплава. Бывает зональной и внутрикристаллической. В сталях ликвируют сера, фосфор, углерод.

8. Внутренние дефекты сварки – непровары, внутренние трещины, поры, ликвация серы и фосфора.

Исследование изломов стали

Изломом называется поверхность, по которой произошло разрушение образца или детали. В зависимости от режима термической обработки и условий эксплуатации изделия могут разрушаться вязко и хрупко. В соответствии с этим изломы делятся на вязкие, хрупкие и смешанные.

Вязкий излом имеет обычно матовый волокнистый вид, а хрупкий – кристаллический блестящий, т.к. разрушение идет по определенным кристаллографическим плоскостям.

Хрупкое разрушение происходит путем отрыва одних слоев атомов от других. Это лавинный процесс, который может протекать, только если трещина будет острой. Но если трещина будет постепенно раскрываться и радиус при ее вершине увеличиваться, то это – вязкое разрушение.

Хрупкое разрушение и его признаки:

1. острая ветвящаяся трещина; 2. высокая скорость ее распространения: 0,1 – 0,7 Vзвука; 3. отсутствие пластической деформации; 4. трещина движется за счет накопленной упругой энергии.

Вязкое разрушение и его признаки:

тупая раскрывающаяся трещина; малая скорость ее распространения; значительная пластическая деформация; требуется все более возрастающее внешнее усилие.

При смешанном изломе на поверхности разрушения наблюдаются участки вязкого и хрупкого разрушения – волокнистого и кристаллического строения.

Усталостный излом состоит из очага разрушения, зоны постепенного усталостного распространения трещины и зоны долома (кристаллического и волокнистого строения) Вид излома характеризуется наличием концентрических (дуговых) линий.

Понятие о пороге хладноломкости

Порог хладноломкости металла – это интервал между температурой, выше которой излом у металла полностью вязкий, и температурой, ниже которой излом у металла полностью хрупкий. Чем ниже положение порога хладноломкости, тем надежнее материал. Середина порога хладноломкости Т50 называется температурой полухрупкости.

Заключение

В результате выполнения лабораторной работы мы научились выполнять макроскопический анализ сталей: при рассмотрении поверхности детали или заготовки хорошо видные поверхностные дефекты, при наблюдении макрошлифов и изломов – внутренние дефекты. Изучили виды изломов и научились выявлять связь между видом излома и прочностью сплава.