Макроскопическое Исследование литого металла

На рис. 2 показаны продольный и поперечный макрошпифы литого металла. Макроструктура слитка состоит из трех зон. Первая зона - тонкий слой мелких равноосных кристаллов. Затем идет слой вытянутых, столбчатых кристаллов. В центральной части слитка расположена зона крупных равноосных кристал­лов. Наличие трех кристаллических зон в литом металле связано с различной скоростью охлаждения металла при затвердении.

Рис. 2. Схема макроструктуры слитка:

1. зона мелких равноосных кристаллов;

2. зона столбчатых кристаллов;

3. зона крупных равноосных кристаллов;

4. усадочная раковина.

Аналогичное кристаллическое строение металла существует у любой от­ливки, меняется лишь соотношение между размерами кристаллических зон.

Обязательным дефектом литого металла является усадочная раковина. При охлаждении и затвердевании объём металла уменьшается. В результате этого в верхней части отливки образуется незаполненное металлом про­странство, которое называется усадочной раковиной. В жидком металле мо­жет быть много растворенных газов: кислорода, азота, водорода, окиси угле­рода. При затвердевании газы выделяются из металла и образуют большие и мелкие зоны, заполненные газом - газовые пузыри.

Углерод и вредные примеси в стали: сера и фосфор обладают повы­шенной склонностью к ликвации. Ликвацией называют неравномерное рас­пределение элементов (в первую очередь примесей) по сечению или объёму затвердевшего металла. В слитке большая часть примесей находится в цен­тральной и верхней областях (рис.3). Ликвация, которая возникает при затвер­девании металла, сохраняется и в готовых деталях после обработки давлением и резанием. В местах скопления серы и фосфора металл обладает пониженной пла­стичностью и ударной вязкостью.

Качественную оценку распределения серы в металле можно получить при помощи т.н. метода Баумана. Фотобумагу смачивают в 10% растворе H₂SO₄ в воде, кладут на ровную поверхность слоем эмуль­сии вверх и на эмульсию ставят готовый макрошлиф. Выдерживают его на бумаге в те­чение 5 - 10 мин.

Сера присутст­вует в металле не в чистом виде, а в виде сульфидов же­леза или марганца. В результате на поверхности металла проходят реакции:

FeS + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂S,

MnS + H₂SO₄ = MnSO₄ + H₂S.

Образующийся сероводород взаи­модействует с бромистым серебром, входящим в состав фотобумаги: H₂S + 2AgBr = Ag₂S + 2НВг. Сульфид серебро имеет коричневый цвет. Отпечаток промывают в воде, фиксируют 20 - 30 мин. в растворе гипосульфида, вновь промывают и сушат. По образующимся на фотобумаге темным участкам можно судить о характере распределения серы в исследуемой стали (или чугуне).

Рис, 3. Ликвация в стальном слитке (области повышенного содержания вредных примесей)