Анализ макроструктуры при входном контроле металлопродукции на энергомашиностроительном предприятии

Цель работы: ознакомление с методикой проведения макроструктурного анализа; приобретение практических навыков изучения металлических поверхностей деталей, сварных соединений, дефектов, изломов и макрошлифов.

Оборудование и материалы: шлифовально-полировальный станок, инструментальный микроскоп, стереомикроскоп МБС-9, лупа, коллекция макрошлифов, изломов, сварных швов, реактивы для их травления; темплеты для приготовления макрошлифов.

Задания: 1. Ознакомиться с методикой проведения макроструктурного анализа по ГОСТ 10243-75, а также со способами изготовления и травления макрошлифов. 2. Изучить коллекцию изломов, макрошлифов и сварных соединений. 3. Изучить основные дефекты, наблюдаемые в металлических деталях и заготовках, сварных соединениях. 4. Выяснить причины возникновения дефектов и меры по их предотвращению или устранению. 5. Сфотографировать или зарисовать предложенные для анализа образцы и описать выявленные параметры и характеристики. 6. Подготовить отчет по работе. В отчете привести вид предложенных образцов слева и соответствующее описание – справа (в соответствии с п.5).

Общие сведения

Входной контроль качестваметаллопродукции поставщика, поступившей на машиностроительный завод для дальнейшего передела, является одной из основных функций системы качества предприятия. Этот контроль проводится в соответствии с ГОСТ 24297, а также стандартами и другой нормативно-технической документации, действующей на предприятии.

Основными показателями качества металлопродукции являются: химический состав, макро- и микроструктура, основные и технологические свойства, размеры, геометрия и качество поверхности металла. Качество металла и надежные методы определения его основных показателей являются главными в технологической цепи производства. В соответствии с ГОСТ 24297 входной контроль проводит отдел технического контроля (ОТК) предприятия. Входной контроль металлопродукции предусматривает следующие проверки:

- сопроводительной документации, удостоверяющей качество (сертификаты, паспорта);

- маркировки, тары, упаковки;

- геометрических размеров;

- состояния поверхности;

- специальных свойств;

- марки материала (химического состава), механических свойств, структуры.

Объем контроля зависит от требований правил к уровню безопасности изготавливаемой заводом продукции. Дефект, который не обнаружен при входном контроле, может привести к нежелательным, а зачастую и опасным, последствиям. Дефекты металлургического происхождения могут вызывать образование закалочных трещин при термообработке, холодных и горячих трещин при сварке, усталостное или хрупкое разрушение в процессе эксплуатации; последнее может привести к катастрофическим последствиям.

На входном контроле проводятся проверки по первым четырем пунктам. Если требования правил безопасной эксплуатации предусматривают проверку свойств, под контролем ОТК проводится отбор контрольных проб (КП) для подтверждения марки материала, структуры, механических и специальных свойств, которые осуществляет Центрально-заводская лаборатория (ЦЗЛ). При положительных результатах контроля в сопроводительной документации делается отметка «Входной контроль проведен».

Качество поверхности металла проверяют визуально (кроме особо оговоренных случаев). Наиболее характерные дефекты металлопроката приведены на рис.2.1. Для проката проводят выборочный контроль согласно требований НТД. Для ответственных заготовок (как правило – это поковки и отливки) проводят 100% контроль поверхности.

Во всех случаях при обнаружении работниками ОТК дефектов (в том числе следов коррозии) из мест расположения этих дефектов отбираются пробы и отправляются в ЦЗЛ для проведения анализа макроструктуры с целью определения характера дефекта и глубины его залегания. По заключению последней принимается решение о годности данной партии металла.

Макроструктурой называют особенности строения и дефектность металлов и сплавов, которые можно наблюдать на внешней поверхности детали либо заготовки или на специально подготовленных внутренних поверхностях контрольных проб невооруженным глазом или при небольших увеличениях (5‑50 раз).

Макроскопическому исследованию могут быть подвергнуты различного рода объекты.

Основные из них:

1) поверхность неразрушенного изделия или его элемента;

2) изломы специально подготовленных образцов, вырезанных из КП, а также деталей и образцов для механических или технологических испытаний;

3) макрошлифы с выявленной специальными реактивами структурой.

На поверхностимогут быть обнаружены дефекты металлургического происхождения, иногда на поверхности слитка или полуфабриката выявляется его макростроение. При анализе сварных соединений могут быть выявлены дефекты, образовавшиеся при сварке. Чаще всего поверхность осматривают для обнаружения и описания характеристик трещин, других несплошностей или иных видах повреждений, образующихся при изготовлении или эксплуатации изделия. Обнаружение и определение размеров и характера расположения трещин или других внутренних дефектов, которые нельзя обнаружить при внешнем осмотре и анализе макроструктуры, является предметом дефектоскопии. В случаях, когда анализ макроструктуры оказывается недостаточных для определения характера или причин образования дефекта, прибегают к анализу микроструктуры и (или) микрофрактографическому анализу.

Еще Д. К. Чернов в XIX веке использовал макроструктурный анализ для определения пузырей, пористости и ликвации в стальных слитках. По макроструктуре он судил также о результатах закалки стали.

Исследование макроструктуры стало одним из самых широко распространенных методов заводского контроля. В настоящее время макроструктурный анализ широко применяется при изучении процессов выплавки металлов и сплавов, обработки их давлением, исследовании разрушений деталей и конструкций.

При анализе макроструктуры устанавливают общее строение, поверхностные и внутренние дефекты металла после различных видов обработки (литья, давления, сварки, термической и химико-термической), а также разрушений, в том числе:

а) нарушения сплошности (подусадочную рыхлость, центральную пористость, свищи, подкорковые пузыри; трещины, возникшие при кристаллизации и обработке давлением, шлифованием или термообработке; флокены; дефекты сварки);

б) дендритное строение (зону транскристаллизации, размеры и ориентацию зерен), химическую неоднородность (ликвацию и грубые инородные включения в литом металле);

в) волокнистую структуру деформированного металла;

г) прокаливаемость, структурную и химическую неоднородность после термической, термомеханической и химико-термической обработки;

д) вид излома: вязкий, хрупкий, шиферный, нафталинистый, камневидный, усталостный, смешанные виды разрушения.

Анализ макроструктуры сравнительно прост, широко используется на практике и состоит в осмотре внешних поверхностей изделий, изломов и макрошлифов и их изучении с помощью лупы или стереомикроскопа.