Laboratorium z Materiałoznawstwa

Przemysław Chrzanowski grupa Z-13

BADANIA MAKROSKOPOWE

Badania makroskopowe polegają na obserwacji przygotowanej powierzchni metalu albo powierzchni przełomu okiem nieuzbrojonym lub przy powiększeniu nie większym od dwudziestokrotnego. Umożliwiają one ocenę:

• niejednorodności składu chemicznego,

• struktury pierwotnej oraz układu struktury włókniste.

— niejednorodności struktury wywołanej obróbką cieplną lub cieplno-chemiczną,

— niejednorodności struktury pochodzenia mechanicznego (lokalny zgniot) albo cieplnego (spawanie, zgrzewanie), wad powodujących nieciągłości materiału (zawalcowania, pęknięcia, pory, rzadzizny),

— wtrąceń niemetalicznych,

• charakteru przełomu.

Wyniki badań są bardzo przydatne do oceny jakości materiału, ustalania przyczyn awarii oraz jakości wykonania zabiegów obróbki cieplnej, cieplno-chemicznej, plastycznej spawania, zgrzewania.

Badania przeprowadza się na przekrojach elementów, a przy dużych rozmiarach na wyciętych próbkach Czynność wycinania nie powinna zmienić struktury-materiału dlatego w przypadku użycia palnika acetylenowo-tlenowego (strefa wpływu ciepła) należy przewidzieć nadmiar materiału do usunięcia przez struganie lub frezowanie. Powierzchnię badaną z wyjątkiem przełomu, przygotowuje się przez szlifowanie i trawienie. Stosowane odczynniki kwasowe działają korodująco, a odczynniki miedziowe - elektrolitycznie. W tym przypadku miedź wytrąconą na powierzchni próbki należy usunąć, np. przez zmycie 5% roztworem wodnym amoniaku. Odczynnik dobiera się zależnie od rodzaju materiału

celu badania

Odczynniki atakują silniej miejsca odkształcone plastycznie,, granice ziaren oraz skupienia zanieczyszczeń nierozpuszczalnych (tlenki, siarczki) i rozpuszczalnych (fosfor). Na wytrawionej powierzchni miejsca te ujawniają się w postaci ciemnych smug, linii i plamek, tworząc obraz makrostruktury, umożliwiający ocenę materiału.

Podczas krystalizacji stopów żelaza, w wyniku segregacji dendrytycznej środki dendrytów są bogatsze w Fe, a obszary zewnętrzne w P i C. Natomiast w wyniku segregacji strefowej zanieczyszczenia nierozpuszczalne gromadzą się głównie w górnej części osi wlewka oraz na granicy strefy ziaren słupkowych i wolnych. Dzięki temu możliwe jest ujawnienie struktury pierwotnej odlewu (rozmieszczenie fosforu - w odróżnieniu od rozmieszczania innych pierwiastków - nie ulega większym zmianom, nawet podczas wyżarzania ujednorodniającego).

Obróbka plastyczna niszczy strukturę pierwotną powodując pasmową strukturę ziaren

nierozpuszczalnych wtrąceń (tlenki, siarczki, węgliki). Przy małych zgniotach pasmowość jest słabo zaznaczona i zachowują się. pozostałości struktury pierwotnej. Przy dużych zgniotach pasmowość jest wyraźna dzięki układowi pasemek na przemian o małej i dużej zawartości fosforu równoległych do kierunku największego odkształcenia.

Wady materiałowe oraz przebieg włókien w wyrobach walcowanych i kutych ujawnia głębokie trawienie. Ocenę wielkości ziarna oraz makrostruktury złączy spawanych i zgrze­wanych umożliwia różne zabarwienie ziaren (wynik odmiennej orientacji krystalograficznej. Szczególnym rodzajem badań makroskopowych jest próba Baumanna ujawniająca rozkład wtrąceń siarczkowych w wyrobach stalowych. Próbę wykonuje się następująco. Bromosrebrowy papier fotograficzny zwilża się 2 % roztworem wodnym kwasu siarkowego

przykłada emulsją do wyszlifowanej powierzchni próbki na 2—5 min. Następnie papier po spłukaniu wodą utrwala się kwaśnym utrwalaczem przez 10—15min płucze starannie wodą i suszy.