Метод фотоотпечатка

Для получения фотоотпечатка сульфидных включений в стали необходимо:

1) изготовить макрошлиф;

2) тщательно обезжирить поверхность макрошлифа;

3) к поверхности макрошлифа приложить фотобумагу, смоченную 10%-ым раствором серной кислоты;

4) аккуратно разглаживая фотобумагу, обеспечить её плотное прилегание к макрошлифу в течение 3…5 минут;

5) по истечении указанного времени снять фотобумагу, промыть её в холодной воде и закрепить в растворе гипосульфита;

6) после фиксирования снимок окончательно промыть в холодной воде и высушить.

Получаемое изображение формируется в процессе последовательного прохождения двух химических реакций.

Серная кислота взаимодействует с сульфидом железа с образованием сульфата железа и сероводорода (газа) по следующей реакции:

.

Сероводород проникает в фотоэмульсионный слой бумаги и реагирует с находящимися там мельчайшими частицами бромистого серебра с образованием сульфида серебра и бромоводорода, т.е.

.

Сульфид серебра – нерастворимое в воде вещество, имеющее характерный темно-коричневый цвет.

Таким образом, на фотобумаге возникает небольшое пятно темно-коричневого цвета, форма и расположение которого строго соответствуют форме и расположению сульфида железа на поверхности макрошлифа (см. рис.1.2).

Рис. 1.2. Формирование на фотобумаге отпечатка сульфидных включений в стали

В результате получается фотоотпечаток, который представляет собой совокупность темно-коричневых точек, хаотично расположенных на фотобумаге.

Сравнивая полученное изображение с эталонными фотоотпечатками, можно в баллах оценить величину ликвации серы в данной стальной заготовке (детали).

Важно отметить, что полученный отпечаток характеризует только пространственное распределение сернистых включений и по нему нельзя определить процентное содержание серы в стали.

С другой стороны, макроанализ двух отпечатков, полученных с разных заготовок, позволяет выявить по степени затемнения сталь более высокого качества.

Макроанализ фотоотпечатка позволяет также определить способ производства данной детали.

Так, например, анализируя фотоотпечатки, полученные с макрошлифов двух валов, изготовленных разными способами, можно отметить, что в качестве заготовки для первого вала был использован металлургический прокат (см. рис.1.3а).

Это объясняется тем, что в ходе прокатки (пластическое деформирование) зерна металла вытягиваются и вместе с ними вытягиваются расположенные по границам зерен сульфидные включения. При этом включения образуют характерную строчечность, направленную вдоль проката.

Рис. 1.3. Характер распределения сульфидных включений на фотоотпечатках, полученных от двух валов, изготовленных разными способами (схема): а – из катаной заготовки; б – из литой заготовки

Это объясняется тем, что в ходе прокатки (пластическое деформирование) зерна металла вытягиваются и вместе с ними вытягиваются расположенные по границам зерен сульфидные включения. При этом включения образуют характерную строчечность, направленную вдоль проката.

Заготовка второго вала (см. рис.1.3б) возможно получена литьем, т.к. темно-коричневые точки расположены хаотично. Неоднозначность вывода возникает потому, что на фотоотпечатке, полученном с катаной заготовки, когда плоскость макрошлифа перпендикулярна направлению проката, распределение точек также будет хаотичным.

Рис. 1.4. Характер распределения сульфидных включений на фотоотпечатках, полученных от двух болтов, изготовленных разными способами (схема): а – болт, изготовленный резанием; б – болт, изготовленный пластическим деформированием (высадкой)

Если деталь выполнена из катаной заготовки, но разными способами формообразования, то по отпечатку можно определить, каким именно способом это было сделано.

Если сульфидные строки не меняют своего направления в пространстве, то данная деталь была изготовлена резанием (см. рис.1.4а). В противном случае, когда строки плавно огибают контур изделия – пластическим деформированием (см. рис.1.4б).

Методом фотоотпечатка можно установить наличие сварного шва. Если изделие получено сваркой двух заготовок, то на отпечатке будет отчетливо видна светлая зона, соответствующая расположению сварного шва в детали (см. рис.1.5).

Рис. 1.5. Фотоотпечаток сварного соединения (схема). Строки сульфидных включений в обеих заготовках сдвинуты относительно друг друга

Сталь электрода более высокого качества, чем сталь свариваемых заготовок. Это необходимо для достижения высокой прочности сварного соединения. Поэтому сварной шов на фотоотпечатке выглядит светлым, и, кроме того, расположение включений в сварном шве соответствует структуре литого металла.

Сравнивая отпечатки двух одинаковых деталей, изготовленных разными способами, можно сказать, которая из деталей сделана неправильно.

На рис.1.6 представлены отпечатки двух одинаковых осей, вырезанных из проката в разных направлениях.

Рис. 1.6. Фотоотпечатки двух осей, вырезанных из проката в разных направлениях (схема): а – вдоль проката; б – поперек проката

Предположим, что данные оси работают в условиях одноосного растяжения. Сульфидные включения, имеющие вытянутую форму с острыми концами, являются концентраторами напряжений, т.е. условными «трещинами». Если приложенное усилие перпендикулярно сульфидным строкам, то эта «трещина» раскрывается, а в их вершинах происходит еще большая концентрация напряжений, которые в конечном итоге могут превысить предел прочности стали и вызвать разрушение данной оси. В случае расположения сульфидных строк параллельно действию нагрузки «трещина» не раскрывается, а, напротив, закрывается.

Таким образом, можно заключить, что ось, вырезанная в поперечном направлении проката, будет иметь меньшую прочность и изготовлена неправильно.

Очевидно, что расположение сульфидной строчечности в стали по отношению к растягивающим напряжениям имеет большое значение и определяет прочность всего изделия в целом в независимости от его формы, т.к. предел прочности стали в направлении проката выше, чем в поперечном прокату направлении.

Такая неодинаковость прочностных свойств стальной заготовки (детали) по разным направлениям проката называется анизотропией.

Дата добавления: 2014-11-25