производство и поставка оборудования для механических испытаний, неразрушающего контроля, химического анализа и визуального контроля, диагностического оборудования, приборов визуального контроля, систем контроля доступа персонала, элементов систем умного производства. Испытательная лаборатория. Сервисный центр
Определение макро-анализа. Макро-дефекты стали на основных этапах производства металлоизделий (после литья).

Макроскопический анализ - это определение строения структуры металлов, которую можно увидеть невооруженным глазом или через лупу при небольших увеличениях (до 30 раз).

Макроанализ чаще всего является предварительным видом исследования и позволяет определить: изломы, нарушение сплошности металла, неоднородность и прочее.

Металлы - это непрозрачные вещества, и их структура исследуется в изломе или специально приготовленных образцах (макрошлифах).

Образец вырезается из определенного места в определенной плоскости, в зависимости от того, что исследуют (литье, поковки, штамповки, прокатки, сварные или термически обработанные детали) и что необходимо идентифицировать (первичная кристаллизация, структурная неоднородность, дефекты, нарушающие целостность металла). Поэтому образцы вырезают из одного или нескольких мест слитка (или заготовки, или детали) в продольном и поперечном направлениях. Поверхность образца разравнивают на наждачном круге и шлифуют. Далее протравливается специальными реактивами. Важно помнить, что на шлифованной поверхности не должно быть никаких загрязнений, следов масла и прочего.

Макрошлифом называют шлифованный и протравленный образец. В случае если макрошлиф изготовлен в поперечном сечении детали, то его обычно называют темплетом.

Данный вид исследования позволяет оценить не только формы и размеры отдельных фаз, зерен, но и включения инородных фаз, микропустоты и их расположение.

В отличие от микроскопического анализа макроанализ не позволяет определить всех особенностей строения металла. Также макроанализ является не завершающим, а только предварительным видом исследования.

Объекты изучения макростроения?

  • непосредственно на поверхности металла, например, в отливках, поковок.
  • в изломе заготовки (детали);
  • после предварительной подготовки исследуемой поверхности, заключающейся в ее шлифовании и травлении специальными реактивами.

Макроанализ выявляет:

  • тип разрушения (хрупкое, вязкое);
  • размер, форма и расположение зерен и дендритов литого металла;
  • дефекты слитков и отливок;
  • дефекты, нарушающие сплошность металла: усадочная рыхлость, подкорковые пузыри, центральная пористость, межкристаллитные трещины и многое другое;
  • химическая неоднородность металлов, создаваемая процессами кристаллизации или термической и химико-термической обработкой;
  • расположение волокон в кованых и штампованных заготовках;
  • трещины при обработке давлением или термообработке, дефекты сварных швов.

Макроисследование обычно проводят на образце с предварительно подготовленной поверхностью- макрошлифе.

Характерные макродефекты стали на основных этапах производства металлоизделий (после литья)

Макрошлиф слитка спокойной стали.

На рисунке 1 представлен макрошлиф слитка спокойной стали.

Кремнием, марганцем и алюминием раскисляется спокойная сталь.
Структура слитка состоит из трех зон:

I. наружной мелкозернистой зоны,
II. зоны столбчатых кристаллов
III. зоны равноосных кристаллов.

Рис. 1- Строение слитка спокойной стали с характерными зонами I — III

Первая зона состоит неориентированных в пространстве мелких кристаллов. Резким перепадом температур может образоваться наружная мелкозернистая зона. Металл в этой зоне сильно переохлаждается, в нем образуется большое число центров кристаллизации, и он принимает мелкозернистое строение.

Зона столбчатых кристаллов возникает в результате из небольшого числа центров кристаллизации в направлении отвода теплоты, то есть перпендикулярно стенке изложницы, начинают расти столбчатые кристаллы. Зону столбчатых кристаллов сдерживают соседние дендриды.

Зона равноосных кристаллов - это третья зона, где в центре слитка нет определенной направленности отвода теплоты. В третьей зоне зародышами обычно являются различные мелкие твердые частицы, оттесненные при кристаллизации к центру слитка.

Кристаллизация называется транскристаллизацией, при которой зоны столбчатых кристаллов стыкуются. Транскристаллизация полезна для цветных металлов, так как металл становится плотнее и при его высокой пластичности трещины при деформации не образуются.

Основными дефектами слитка являются:

  • усадочная раковина,
  • усадочная пористость обычно образуется вблизи усадочной раковины и по оси слитка
  • ликвация.

Образование усадочной раковины и усадочной пористости обусловлено тем, что все металлы кроме висмута имеют в твердом состоянии меньший удельный объем, чем в жидком.

Поперечное сечение слитка

На рис. 2 представлено поперечное дендридное строение

Рисунок 2- дендридное строение

Монокристалл Чернова

Рисунок 3- Дендрит с вытянутой осью 1 –го порядка.

Газовые раковины в слитке.

Газовые раковины в слитке имеют малые размеры, разбросаны по всей массе отливки и образуются за счет плохого качества металла. Образовавшись за счёт дефектов формы и неправильной технологии заливки, газовые раковины фиксируются на отдельных участках формы и могут находиться на небольшой глубине от поверхности отливки или стержня.

Темплет кипящей стали

Кипящая сталь раскисляется только марганцем и отличается низким содержанием С 0,23% и Si 0,05%. В слитке этой стали содержатся большие газовые пузыри, которые образуются вследствие реакции восстановления железа углеродом FeO+C=Fe+CO.

Рисунок 4 – Темплет кипящей стали

Ликвация в металлургии — это неоднородность химического состава сплавов, возникающая при их кристаллизации. Пример ликвации представлена на рис.5, он возникает в результате того, что сплавы, в отличие от чистых металлов, кристаллизуются не при одной температуре, а в интервале температур.

Различают 2 вида ликвации:

  • дендритная ликвация, которая проявляется в микрообъёмах сплава, близких к размеру зёрен.
  • зональная ликвация, наблюдаемая во всём объёме слитка, зональная ликвация представлена на рис. 5.

Рисунок 5 –Зональная ликвация

Неметаллические включения

Неметаллические включения — это примеси, не растворимые в расплавленном металле и присутствующие в нем в виде посторонних, довольно малых включений.

Неметалические включения попадают в металл из внешних источников (шлак, огнеупоры) – экзогенные включения, или образуются при его раскислении в процессе плавки и окислении при разливке (оксиды, нитриды, сульфиды) – эндогенные включения. Важно помнить, что при анализе макроструктуры отдельные неметаллические включения не могут выявляться. О наличии судят по зонам повышенной травимости на поверхности макрошлифа.

Отливка со сплошной зоной кристаллизации-поперечное направление

До взаимного их соприкосновения зона столбчатых кристаллов распространяется по всему сечению. Такой вид макроструктуры является дефектной из-за ее хрупкости, представлена на рисунке 6.

Рисунок 6- Отливка со сплошной зоной кристаллизации

С 2011 года научно-производственное предприятие «УКРИНТЕХ» успешно работает и развивается в области контроля качества материалов и изделий.

Контакты

ООО НПП "Укринтех":
г. Харьков, ул.Ковтуна, д.50, корпус "А-5"

Для почты:
а/я 2304, Харьков-1, 61001, Украина

ООО НПП "Укринтех"
+38 (050) 499-09-89; +38 (067) 560-89-39
+38 (067) 575-45-10; +38 (057) 768-09-02

"ЦНИ Лаборатория"
+38 (098) 262-48-92

Компания

Производство и поставка
испытательного оборудования, оборудования для металлографии, приборов НК и др.

Сервисный центр
Ремонт, сервисное обслуживание и модернизация оборудования.

Центр независимых исследований
Аккредитованная испытательная лаборатория.