3.2 Основні теоретичні положення
Макроскопічний аналіз дозволяє судити про будову металу, виробу або зразка в цілому. В багатьох випадках макроструктура впливає на експлуата- ційну міцність виробу, а тому дослідження її є досить важливим.
При макроскопічному аналізі можуть бути досліджені як з поверхні так і визначених перерізах, по яких можна судити про структуру всього виробу.
Зразки, вирізані по визначених перерізах, називаються темплетами.
За допомогою макроаналізу можна провести такі дослідження:
виявити домішки в сталях (в основному сірки і фосфору) та характер їх розприділення;
виявити будову термічно оброблених або зварних виробів (глибину гартування або цементацї, чи глибину провару);
виявити відкриті тріщини, пористість, усадочні раковини після лиття, кування, зварювання, гартування;
виявити характер кристалічної будови металу по величині і формі зерен;
виявити будову металу після гарячої обробки тиском (“волокниста” структура металу).
Виявлення домішок в сталях і характер їх розприділення
Хімічний аналіз дає середнє значення вмісту елементів в пробі металу, проте він не дає можливості виявити характер їх розприділення в виробі. Домішки можуть мати сильні ліквації, тобто розприділюватись нерівномірно по об’єму. Найменш ліквуючими є сірка, фосфор. Вуглець займає проміжне місце між ними. Для виявлення сірчаних домішок найбільш ефективним є спосіб Баумана. Цей спосіб полягає в наступному.
Бром-сріблястий фотопапір змочують на світлі протягом 3-ох хв. в 5%-ному водному розчині сірчаної кислоти, легко підсушивши на фільтрувальному папері, накладають на прошліфовану і протерту ваткою поверхню зразка, витримуючи на ній протягом 3-ох хв.
В
пограничних шарах металу, де є включення
сірки (завжди присутні в вигляді FeS або
Mn), проходить реакція:
В місцях де є сірка, газоподібний сірководень діє на фотопапір, перево- дячи бромисте срібло в сірчисте срібло. Після цього фотопапір закріплюється в 10-15%-ному розчині гіпосульфіта. На чутливому шарі фотопаперу одержу- ється таке ж зображення темних точок, яке має сірчисте включення в металі. Крім того, за відносною щільністю точок можна судити про ступінь забруд- нення сіркою.
В залежності від вмісту шкідливих домішок (сірки і фосфору) сталі діляться на три категорії:
сталі звичайної якості, де вміст сірки і фосфору відповідно до 0,06% і до 0,07%;
сталі якісні, де S до 0,04% і P до до 0,03%;
сталі високоякісні, де S і P до 0,025%.
Виявлення будови термічно оброблених або зварних виробів
В основному такий аналіз встановлює глибину цементації і гартованого шару або глибину і якість провару, що можна виявити травленням мідним реактивом, наприклад реактивом Гейна.
Зону гартування в деталях можна виявити мідним реактивом, хоч кращі результати удержуються при травленні сумішшю міцних кислот (3 частини HCl і 1 частина HNO3). Час травлення 3-5 хв. Гартована зона буде більш світла.
Виявлення прихованих дефектів металу
Приховані дефекти металу виявляються або шляхом глибокого протрав- лення, аобо безпосереднім оглядом зруйнованих деталей (непровар і газові пузирі в зварних швах, тріщини в термооброблених деталях, газові і повітряні раковини в вилитих деталях).
Виявлення волокнистої структури металу
Ця структура впливає на різні механічні властивості в різних напрямах. Це особливо важливо в таких деталях, як колінвали, шестерні і ін. Волокнисту структуру виявляють шляхом травлення в гарячій або киплячій азотній кислоті.