новая папка 1 / 236027

низкоуглеродистой стали достаточно 2-3 секунд, для структуры шлифов из заэвтектоидной тигельной стали – 6-8 секунд).

Для оценки структурно-свободного цементита и перлита в малоуглеродистых сталях применяют увеличение от 360 до 500 раз, для оценки полосчатости и видманштетовой структуры – увеличение порядка 100 раз.

Для каждой задачи анализа стандартом предусмотрены шкалы с эталонным изображением (представлены в ГОСТ 5640-68).

Например, шкала для оценки структурно-свободного цементита в отожженной малоуглеродистой стали с содержанием углерода до 0,15% построена в зависимости от количества, формы и расположения цементитных частиц и состоит из трех рядов и шести баллов. Или шкала для оценки развития видманштетовой структуры в перлитных сталях после перегрева построена по принципу возрастания количества и размеров игольчатых выделений феррита и величины зерна, определяемой по ферритной сетке, соответствующей размеру действительного аустенитного зерна, и состоит из двух рядов и шести баллов.

Оценка микроструктуры производится путем сопоставления микроструктуры с эталонами соответствующих шкал. При этом оценка структурно-свободного цементита, перлита, полосчатости и видманштетовой структуры производится по наибольшему баллу, встречающемуся не менее чем в трех участках шлифа. Поверхностный слой металла глубиной примерно 10% от толщины листа с каждой стороны не учитывается.

6. Состав и назначения основного оборудования для подготовки шлифов

Технология пробоподготовки последовательно включает в себя следующие операции:

1) точное разрезание заготовки пробы на мерные длины для последующей удобной обработки на заточных машинах и полировальном станке. Необходимо помнить, что металлографическому анализу подвергаются шлифы максимальным диаметром 30 мм, высотой 20 мм. Заготовка должна иметь габариты, позволяющие получить сразу несколько образцов для подготовки шлифов (3-4 единицы). Разрезание (в том числе и под углом от 300 до 4500) производится на автоматическом станке марки «Q-100B». Внешний вид представлен на рис. 1. Максимальный размер заготовки 80x80x300 мм.

Рис. 1. Отрезной автоматический станок «Q-100B»

2) после разрезки заготовки образцы подвергаются грубой обдирке и заточке поверхности в месте резанья и других необходимых зонах граней, углах и т.п. Предварительная грубая шлифовка поверхности заготовок образцов чугунов и сталей производится на заточной машине «Корвет 485», представленной на рис. 2.

Рис. 2. Заточная машина «Корвет 485»

3) после обдирки и грубой шлифовки заготовки производится более тонкая предварительная шлифовка на заточном станке «СТ 300РС», в том числе с использованием интегрированного увеличительного стекла, дополнительной подсветки и наклонной шлифовальной ленты (рис. 3).

Рис. 3. Заточной станок «СТ 300РС»

В процессе обдирки и предварительного шлифования заготовка

достаточно сильно разогревается, поэтому с целью устранения «пережога»

необходимо систематически производить ее охлаждение. Это можно делать в воде, находящейся в специальной емкости станков. Однако более предпочтительно воздушное охлаждение, так как в этом случае меньше пачкаются заточные круги и лента, перчатки оператора, сами станки, а также исключается воздействие воды на структуру, которое может приводить к появлению очагов коррозии. Для воздушного охлаждения проб в лаборатории используется воздушный компрессор «REMEZA» (рис. 4).

Рис. 4. Компрессор «REMEZA» (10 бар)

3) после придания образцу нужной формы он может подвергаться дальнейшему шлифованию и полированию на полуавтоматическом станке

«МоРао-160Е» (рис. 5).

Сначала, по указанию преподавателя или УВП кафедры, производится грубая шлифовка в горизонтальной плоскости, затем при замене шлифовального круга станка – финишное шлифование.

Чем мягче материал, тем быстрее производится шлифовка.

После шлифовки устанавливаются круги с микрометрической бумагой (например, М40, М63) и производится предварительная полировка поверхности шлифа. Финишное полирование стальных шлифов производится на бумаге с маркировкой «2000», чугунных – на фетровой или аналогичной ткани.

Стальные шлифы можно шлифовать без подачи СОЖ в зону шлифовки,

однако только при ручном режиме. В автоматическом режиме работы станка необходимо включать подачу СОЖ. В автоматическом режиме работы необходимо ограничиться скоростью в 300 об/мин (в том числе и на реверсе) и временем непрерывной работы не более 5 минут.

Рис. 5. Шлифовально-полировальный станок «МоРао-160Е»

4) после подготовки шлифа к металлографическому анализу можно производить травление его поверхности химическими реактивами, руководствуясь требованиями табл. 1.

В общей практике для анализа структуры углеродистых сталей и нелегированных чугунов используется 3-4% спиртовой раствор азотной кислоты HNO3 (можно применять раствор в воде – он более агрессивный) или Nital. Ручное химическое травление в азотной кислоте проще всего осуществлять в открытой кислотостойкой емкости, например, в чашке Петри, путем кратковременного погружения части шлифа в раствор: от 3 до 8 секунд.

После чего шлиф необходимо извлечь, промыть в растворе слабого щелока и аккуратно протереть абсорбирующей салфеткой насухо (рис. 6).

Рис.6. Стандартный набор для ручного химического травления поверхности шлифов слабым раствором кислоты: емкость с раствором щелока,

закрытая емкость с раствором кислоты и чашка Петри

При травлении необходимо четко следовать указаниям преподавателя или УВП кафедры, а также неукоснительно пользоваться средствами индивидуальной защиты.

Травление не меняет химический состав структуры шлифа.

Травление следует производить в хорошо проветриваемых помещениях, в химическом шкафу или эмалированной раковине, при использовании перчаток и защитных очков.

Примеры образцов и металлографических стальных и чугунных шлифов представлены на рис. 7-8.

Рис. 7. Исходные материалы для подготовки образцов: слева – из стали (часть сляба), справа – из чугуна (отливки, чушка)

Рис. 8. Подготовленные к металлографическому анализу образцы чугуна (слева) и стали (справа)

Необходимо отметить, что принципиальной разницы в процедуре подготовки проб для спектрометрического анализа нет, за исключением пункта: поверхность шлифа или пробы не должна быть «зеркальной», не должна содержать следы СОЖа, масел, кислоты и иметь в зоне прожигания структуры видимые дефекты (микротрещины). Охлаждать поверхность образцов для спектрометрического анализа во время пробоподготовки можно только воздухом!

7.Вопросы для самопроверки

1.В каком случае шлиф чугуна не травится?

2.Что называется микроструктурой?

3.Что называется микрошлифом?

4.В чем заключается процесс изготовления микрошлифа?

5.С какой целью производится травление?

6.Какими реактивами производится химическое травление углеродистых сталей и обыкновенных чугунов?

Библиографический список

1. Бернштейн, М.Л. Механические свойства металлов [Текст] / М.Л. Бернштейн, В.А. Займовский – М.: Металлургия, 1979. – с. 237.

2.Геллер, Ю.А. Материаловедение. Методы анализа, лабораторные работы и задачи [Текст] / Ю.А. Геллер, А.Г. Рахштадт – М.: Металлургия,

1989. – с. 313.

3.Гуляев, А.П. Металловедение[Текст] / А.П. Гуляев. – М.: Металлургия,

1986. – с. 458.

ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ ПРОБ ЧУГУНОВ И СТАЛЕЙ ДЛЯ МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКОГО И СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе

по дисциплинам: «Теория и технология производства стали» и

«Разливка стали и кристаллизация слитка»

Роготовский Александр Николаевич Шипельников Алексей Александрович Кравченко Татьяна Викторовна

Редактор Казьмина Г.В.

Подписано в печать 15.11.2013г. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Ризография. Печ. л. 1,1. Тираж 100 экз. Заказ №

Издательство Липецкого государственного технического университета. Полиграфическое подразделение Издательства ЛГТУ.

398600 Липецк, ул. Московская, 30.