Определение химической неоднородности сталей

Кроме задач, перечисленных выше, макроанализ позволяет определить характер распределения химических элементов по объему заготов­ки или отливки. Наибольший интерес для практики представляет распре­деление таких элементов, как углерод, сера и фосфор.

Запомните, что сера и фосфор относятся к вредным примесям, т.е. элементам, которые ухудшают прочностные, пластические и технологичес­кие свойства. Эти элементы попадают в сталь уже в процессе выплавки из руды и печных газов.

Сера находится в стали в виде соединений с марганцем (МnS) и железом (FeS), а фосфор частично растворяется в металле или дает фосфиды железа Fe₃Р и Fe₂Р. Сульфиды FeS в смеси с кристаллами железа образуют легкоплавкую смесь (плавление при 988°С). Поэтому наличие легкоплавкой и хрупкой смеси FeS + Fе, расположен­ной, как правило, по границам зерен, делает сталь хрупкой при 600°С и выше, т.е. в районе температур красного каления. Явление охрупчиваиия металла при нагреве выше 800°С и выше носит название красноломкости.

Фосфор, растворяясь в железе, повышает температуру перехода ста­ли в хрупкое состояние, иначе вызывает ее хладноломкость.

Запомните, что для оценки ликвации серы в стали используют так называемый "отпечаток по Бауману", Сущность анализа состоит в следующем. Хорошо подготовленный макрошлиф протирают водой или спиртом для снятия остатков абразивного материала, металлической пыли и других загрязнений. Затем лист фотографической бумаги (бромсеребряной) на свету смачивают или выдерживают в течение 5 – 10 минут в 5%-м растворе серной кислоты и слегка просушивают между листками фильтровальной бумаги для удаления излишнего раствора. После этого на приготовленный шлиф накладывают фотослоем бумагу и слегка, осторожно, не допуская смещении бумаги, проглаживают резиновым валиком или рукой для удаления оставшихся между бумагой и макрошлифом пузырьков воздуха, т.к. эти пузырьки оставляют на бумаге белые пятна и маскируют результаты анализа, выдерживают 1,5 – 2,0 мин., после чего фотобумагу промывают водой, а затем закрепляют в гипосульфит. На тех участках поверхности, где имеются скопления сернистых соединений, происходит реакция с серной кислотой, оставшейся на бумаге:

FeS(МnS) + H₂SO₄ ® FeSO₄(МnSO₄) + H₂S.

Образовавшийся сероводород непосредственно против очагов своего выде­ления взаимодействует с бромистым серебром фотобумаги по реакции:

2AgBr + H₂S ® 2HBr + Ag₂S.

Сернистое серебро ищет темный цвет, и наличие пятен на бумаге ука­зывает на характер распределения сульфидов в металле.

Фосфор, если он присутствует в отдельных участках стали, может также участвовать в реакции с бромистым серебром, образуя фосфиды серебра темного цвета. Для определения ликвации углерода и фосфора используют реактив Гейне. Участки шлифа стали с различным содержанием этих элементов травятся в реактиве неодинаково, а участках, обогащен­ных углеродом и фосфором, медь выделяется менее интенсивно и поэтому меньше защищает поверхность металла от травящего действия хлористых солей реактива. Эти участки окрашиваются в более темный цвет. Лучшие результаты получаются при макроанализе сталей, содержащих до 0,6 % углерода.

Поиск по сайту: