9.5. Микроанализ чугунов
В обычных условиях получение чугунных отливок необходимо считаться с выделением свободного углерода и распад карбида железа Fe3C. На эту реакцию влияет скорость охлаждения расплава чугуна и выдержка при высоких температурах. При большой скорости можно получить белый чугун, если нет других факторов, способствующих разложению цементита. Естественная примесь железоуглеродистых сплавов – кремний – способствует разложению цементита, а марганец – препятствует.
Основными структурными составляющими белых чугунов являются перлит, цементит, ледебурит (рис. 9.6).
Рис. 9.6. Микроструктура белых чугунов: а – эвтектического; б – заэвтектического (ледебурит + первичный цементит); в – доэвтектического (ледебурит + перлит + цементит).
Серый чугун получил свое название по серому излому. Структура серого чугуна состоит из металлической основы и графита, количество, формы и размеры которого изменяются в широких пределах. По строению металлической основы чугун делят на:
Серый перлитный чугун – структура перлит + графит (рис. 9.7, а);
Серый феррито-перлитный чугун – структура перлит + феррит + графит (рис. 9.7, б);
Серый ферритный чугун – структура феррит + графит (рис. 9.7, в).
Графит в чугунах может быть в трех основных формах:
Пластинчатый графит в виде прожилок, лепестков (рис. 9.8, а);
Шаровидный графит в виде шаров в высокопрочных чугунах, выплавленных с присадкой марганца (рис. 9.8, б);
Хлопьевидный графит в виде хлопьев в ковких чугунах (рис. 9.8,в).
Рис. 9.7. Микроструктура серого чугуна: а – перлитный чугун; б – феррито-перлитный чугун; в – ферритный чугун
Рис. 9.8. Микроструктура чугуна с различной формой графита: а – пластинчатая форма; б – шаровидная форма; в – хлопьевидная форма
9.6. Реактивы для выявления структуры сталей и чугунов
В таблице 9.1 приведены несколько реактивов для выявления микроструктуры углеродистых и легированных сталей и белых и серых чугунов.
Таблица 9.1
Реактивы для микроскопического анализа сталей и чугунов
|
Ж/у сплав |
Состав реактив |
Назначение и особенности применения |
|
Углеродистые нормализованные и отожженные стали |
Спирт метиловый-этиловый 100см3 |
После травления – перлит темный, после 5-10 с выявляются частицы цементита. Длительное травление приводит к разъеданию ферритных зерен, особенно в холоднодеформированном сплаве. Различаются феррит, мартенсит и структуры распада мартенсита. Контрастность зернистой структуры улучшается, если реактив нагреть до 35-50 0С. |
|
Пикриновая кислота 4г, Спирт 100 см3 |
Универсальный реактив сталей всех марок в любых состояниях. Границы зерен выявляются не так легко, как в предыдущем реактиве. Возможно увеличение концентрации кислоты. Очень хорошо выявляет структуры сорбита и троостита. | |
|
Закаленные и отпущенные стали |
5% спиртовой раствор метанитробензилсульфокислоты |
Виден аустенит коричневого цвета. Мартенсит травится быстрее. |
|
На 2с в 4% спиртовой раствор пикриновой кислоты, затем на 10с в 5% раствор амилового спирта |
Применяется для упрочненных сталей. Сорбит и троостит окрашиваются в разные оттенки коричневого цвета, мартенсит – голубой, цементит – оранжевый. | |
|
3-4% спиртовой или водный раствор серной кислоты |
Упрочненные стали травят ~1 мин. Выявляются границы аустенитных зерен. Мартенсит – бледно-голубой, сульфит марганца – синий. | |
|
Высоколегированные стали |
Соляная кислота 5 см3, пикриновая кислота 1г. Спирт метиловый-этиловый 100 см3 |
Универсальный травитель для этих сталей. Выявляет все карбиды. |
|
Аустенитные стали |
Хлорное железо 5г, соляная кислота 50 см3, вода 100 см3 |
Для аустенитных никелевых сталей |
|
Нержавеющие стали |
Хлорная медь 5г, соляная кислота 100 см3, этиловый спирт 100 см3, вода 100 см3 |
Феррит темнеет, мартенсит еще темнее, аустенит – светлый. Для выявления малых частиц аустенита. |
|
Быстрорежущие вольфрамовые стали |
Пикрат Na1г, вода 100 см3 |
Травление в кипящем растворе. Цементит не травится. Для различения вольфрамида железа (быстро темнеет) и железовольфрамового карбида (медленно темнеет) |