Шкала n 6а подусадочная ликвация

 

 

 

 

 

ШКАЛА N 7 ПОДКОРКОВЫЕ ПУЗЫРЬКИ

 

 

 

 

 

 

ШКАЛА N 8 МЕЖКРИСТАЛЛИТНЫЕ ТРЕЩИНЫ

 

 

 

 

 

 

ШКАЛА N 9 ПОДСЛОЙНАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ

 

 

 

 

 

 

ШКАЛА N 10А СВЕТЛАЯ ПОЛОСКА (КОНТУР)

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Обязательное

ОПИСАНИЕ МАКРОСТРУКТУРЫ И ДЕФЕКТОВ, ИЛЛЮСТРИРОВАННЫХ ШКАЛАМИ

1. Центральная пористость - мелкие пустоты, не заварившиеся при горячей механической обработке слитка. На макротемплете пористость выявляется в виде мелких или отдельных крупных темных точек - пор. Развитие дефекта (балл) определяется количеством, размерами пор и площадью образца, пораженной пористостью (шкалы N 1 и 1а).

2. Ликвация - неоднородность отдельных участков металла по химическому составу, структуре, неметаллическим и газовым включениям.

Предусматривается классификация и оценка четырех видов ликвации.

2.1. Точечная неоднородность, точечная ликвация - мелкие округлые, сильно травящиеся (матовые) точки, расположенные по всему сечению образца, за исключением краевой зоны. Развитие дефекта (балл) в основном определяется количеством точек и растравом металла в них. Принимаются во внимание размеры точек и площадь образца, пораженная ими (шкала N 2 и 2а). В закаленном продольном изломе ликвация иногда обнаруживается в виде полосок с более светлой кристаллической структурой.

2.2. Пятнистая ликвация - отдельные темные пятна различных размеров и формы. По расположению на образцах различают два вида пятнистой ликвации:

а) общая пятнистая ликвация - пятна, расположенные по сечению образца сравнительно симметрично к оси заготовки (шкалы N 3 и За) или несимметрично расположенные пятна меньших размеров, но с большим отличием их структуры от структуры основного металла (шкала N 3б). Последние обнаруживаются в основном в металле, переплавленном в вакуумных дуговых и электрошлаковых печах;

б) краевая пятнистая ликвация - ориентированные вдоль граней образца пятна овальной формы.

Развитие дефекта (балл) определяется количеством, резкостью проявления, размером пятен и площадью образца, пораженного пятнами. Учитывается также глубина залегания пятен от поверхности заготовок (шкалы N 4 и 4а).

2.3. Ликвационный квадрат или ликвационный круг - контуры ликвации определяются конфигурацией слитка. На макротемплете выявляется в виде полоски металла (расположенной чаще на середине радиуса или стороны квадрата), травящейся более интенсивно по сравнению с остальной частью шлифа. С увеличением травимости металла в полосе и с увеличением замкнутости контура балл при оценке увеличивается (шкалы N 5 и 5а).

2.4. Подусадочная ликвация - темные, легко растравляющиеся участки металла в центре заготовок. Балл возрастает с увеличением размера пятен и разницы в травимости осевой зоны и остальной части образца (шкалы N 6 и 6а). Появление темных пятен может быть обусловлено также науглероживанием металла от утепляющих засыпок, содержащих углерод.

Для уточнения классификации дефектов и выявления ликвации рекомендуется дополнительная проверка методом снятия отпечатков на распределение серы - по Бауману (приложение 5, п. 1), а также травление отполированных образцов реактивами Обергоффера, Хайна и др. В исследовательских целях для определения распределения свинца в стали применяется метод снятия отпечатка по Врэггу (приложение 5, п. 2).

3. Подкорковые пузыри - мелкие пустоты-поры, расположенные вблизи или на поверхности заготовки. Форма дефекта зависит от глубины залегания: в виде округлых, овальных или закатанных до тонких "черточек". Степень развития дефекта оценивается в баллах. С увеличением количества пузырей в плоскости образца, а также глубины залегания их от поверхности балл увеличивается (шкала N 7).

4. Межкристаллитные трещины - в виде трех и более извилистых, тонких, паукообразных полосок, направленных от оси заготовки в стороны (шкала N 8). Балл возрастает с увеличением количества и размера трещин (длины и ширины их). Классификация дефекта проверяется изломом: наличие расслоения в закаленном изломе свидетельствует о правильном определении.

Растрав металла по "паучку" может происходить за счет структурной неоднородности, что не является браковочным признаком. В этом случае испытание рекомендуется повторить после термической обработки: нормализации или отжига образцов.

5. Послойная кристаллизация - чередующиеся слои металла в виде узких светлых и темных полос, расположенных чаще у поверхности реже по всему сечению образца. Балл возрастает с увеличением травимости полос, их ширины, количества и глубины залегания (шкала N 9).

6. Светлая полоска (контур) - сравнительно яркая концентрическая полоска металла пониженной травимости. Форма полоски (круг, квадрат) определяется конфигурацией кристаллизатора. Балл возрастает с увеличением яркости и ширины полосы, замкнутости контура и количества полос (шкала N 10а).

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Обязательное

ОПИСАНИЕ МАКРОСТРУКТУРЫ И ДЕФЕКТОВ, ИЛЛЮСТРИРОВАННЫХ ФОТОСНИМКАМИ

Дефекты, обнаруживаемые в изломах

1. Грубые раскатанные поры и газовые пузыри - отдельные нитевидные полосы с искаженной кристаллической структурой. Пузыри могут быть одиночными, групповыми, расположенными по всему сечению, в центре или у поверхности заготовок (черт. 1а, б).

Грубые раскатанные поры и газовые пузыри

 

а

 

б

Черт. 1

2. Грубая пятнистая ликвация - широкие полосы с иной кристаллической структурой, чаще темные, произвольно расположенные по сечению заготовки (черт. 2).

Грубая пятнистая ликвация

Черт. 2

3. Остатки усадочной раковины - в осевой зоне в виде темной или светло-серой со шлаком полосы, с некристаллической структурой или с заглаженной, притертой, окисленной поверхностью (черт. 3).

Остатки усадочной раковины

Черт. 3

4. Подусадочная рыхлота - одна или несколько темных полос с грубослоистой структурой, часто сопровождающихся порами, шлаковыми включениями.

5. Расслоение - широкие полосы с заглаженной, кристаллической, светлой (в отличие от усадочной раковины) структурой в осевой, реже в краевой зоне заготовки. Вызывается наличием интеркристаллических трещин в слитке, незаваривающихся при последующей деформации (черт. 4а, б).

Расслоение

а

б

Черт. 4

После большой степени деформации в изломе остаются отдельные светлые (серебристые) нити.

6. Межкристаллитные прослойки - обнаруживаются в сравнительно мало деформированном металле в виде неоднородного строения излома трех видов.

6.1. Сколы - участки различной формы и размеров, расположены чаще в краевой зоне заготовок, прокатанных из стали конструкционных марок. Поверхность сколов имеет более мелкозернистую структуру и светлый или матовый оттенок (черт. 5а, б) в зависимости от марки стали и условий контроля образца.

6.2. Слоистые изломы - в виде более закономерно чередующихся полос с мелкозернистой и обычной для данной марки стали структурой. Различаются местом расположения по сечению заготовок: у поверхности, в осевой зоне, по всему сечению - в зависимости от марки стали, режимов деформации, места отбора проб для контроля (черт. 5в, г).

Межкристаллитные прослойки

а - сколы со светлым оттенком

б - сколы (площадки) с матовым оттенком

в - слоистый излом в осевой части заготовки

г - слоистый излом в краевой части заготовки

Черт. 5

7. Обезуглероженный и науглероженный слой - в изломе прутков поперек волокна отличается величиной зерна и оттенком структуры: светлый, крупнозернистый - при обезуглероживании (черт. 6); матовый, мелкозернистый - при науглероживании металла (по всему периметру прутка или его части).

 

Обезуглероженный слой (после сильного перегрева металла)

 

Черт. 6

8. Нафталинистый и камневидный изломы - результат сильного перегрева металла перед деформацией или при термической обработке.

Нафталинистым - классифицируется плоскостной излом с характерным блеском в сечении крупных зерен, по различному отражающих свет (черт. 7а).

Камневидным - классифицируется матовый излом по границам крупных или мелких зерен, вскрывающих их огранку (черт. 7б).

Нафталинистый и камневидный изломы

 

а

б

Черт. 7

В отличие от нафталинистого отражательная способность граней зерна слабо зависит от направления освещения. Иногда для выявления камневидного излома требуется определить оптимальные условия отпуска закаленных образцов.

9. Расщепления, вырывы, ложные расслоения - в виде узких щелей, выступов и углублений ("язычков") в изломе прутков поперек, а иногда и вдоль волокна. Образуются в случаях, когда не соблюдается рациональная форма надреза образца, условия термической обработки перед поломкой и скорость поломки (черт. 8а, б). Расщепления (вырывы) не связаны с качеством металла, что подтверждается контролем макро- и микроструктуры той же пробы в месте расщепления.

Расщепления, вырывы, ложные расслоения

а

б

Черт. 8

10. Черный излом - сплошной или в виде отдельных участков (различной формы) излом с темно-серой или черной окраской. Встречается в высокоуглеродистых инструментальных марках стали (черт. 9).

Черный излом

Черт. 9

Примечание. Дефекты, указанные в пп. 1-6, более четко обнаруживаются в продольных изломах, в пп. 7-10 - в поперечных.

Дефекты, обнаруживаемые на макротемплетах и затем в изломах

11. Неоднородность макроструктуры (титановая, церивая, циркониевая) - локальный повышенный растрав металла в виде точек, скобок, пятен в местах скопления неметаллических включений этих элементов (черт. 10а, б). Может быть расположена как в осевой или краевой зоне, так и по всему сечению образца. При большом развитии обнаруживается и в продольном изломе (черт. 10в). Имеет место в стали, содержащей титан (более 0,3%), избыточный процент церия, циркония или при неправильной технологии введения их в металл.

Неоднородные распределения элементов-присадок

 

а - титана

б - церия

в - титана

Черт. 10

12. Корочки (экзогенные включения) у края или по сечению заготовки - участки различной травимости, разные по форме и величине. Могут быть темными (черт. 11а, б) или светлыми (черт. 11в) в зависимости от места расположения по высоте слитка, от химического состава, температуры образования и степени насыщенности газовыми и неметаллическими включениями.

По грубым корочкам при прокатке металла может образоваться расслоение, которое обнаруживается в закаленном изломе в виде полос с некристаллической структурой (черт. 11г).

Корочки (экзогенные включения)

 

а - темная корочка (внутри заготовки)

б - темная корочка у поверхности

в - светлые корочки (низ слитка)

г - корочки в изломе

Черт. 11

13. Свищи (газовые пузыри, раковины) - отдельные крупные и мелкие пустоты, поры овальной, круглой или вытянутой формы; по сечению образца расположены, как правило, несимметрично (черт. 12). Могут быть одиночными и групповыми. Образуются при кристаллизации металла, перенасыщенного газами, в том числе при нарушении условий разливки.

Свищи

Черт. 12

14. Флокены - тонкие извилистые трещины длиной от 1 до 30 мм и более. Ориентированы беспорядочно, поражают часть или все сечения заготовки, за исключением краевой зоны (черт. 13). Для правильной классификации дефекта производится дополнительный контроль по излому этого же образца после закалки.

В изломе флокены выявляются в виде светлых пятен круглой или овальной формы, с кристаллической поверхностью серебристого или светлого оттенка в зависимости от марки стали и времени образования дефекта (черт. 13б, в). Флокены, не заварившиеся при последующем обжатии заготовки, имеют вид несплошностей различной величины и формы (черт. 13г, д). Расположение флокенов по длине и сечению заготовок произвольное.

Флокены

а

б

в - в стали с 1% углерода

г - незаварившиеся флокены в продольном макротемплете

д - незаварившиеся флокены в закаленном изломе

Черт. 13

15. Белые пятна - инородные, расположенные группами, металлические включения с характерной резкой структурной неоднородностью (черт. 14). От основного металла отличаются макро- и микроструктурой, твердостью, химическим составом (по углероду и легирующим элементам). Встречаются в слитках, прибыльная часть которых засыпается термитом, обогащенным окалиной.

Белые пятна

 

Черт. 14

Белые пятна не следует смешивать со светлыми корочками и инородными случайными включениями.

16. Инородные металлические и шлаковые включения - как правило, единичные, случайно попавшие в слитки кусочки различного рода нерастворившихся ферросплавов, частиц окисленного металла, шлака, сосулек, дужек, огнеупоров, "короны" и др. Имеют различную с основным металлом травимость, химический состав, микроструктуру и твердость (черт. 15а, б, в, г). Иногда обнаруживают в изломе.

Инородные металлические и шлаковые включения

 

а - от феррониобия

б - шлак

в - сосульки

г - корона

Черт. 15

17. Черновины (трещины, надрывы) - в виде рыхлой, сильно травящейся внутренней зоны или отдельных темных пятен, часто сопровождаются одной или двумя трещинами - разрывами, параллельными граням слитка (черт. 16а). В продольном изломе выявляются в виде нарушений сплошности металла - рыхлости; при малой степени развития - в виде полос с крупнозернистой структурой и надрывами (черт. 16б). Дефекты пережога при нагреве и разрушения при деформации внутренней зоны заготовок.

 

Черновины (трещины, надрывы)

 

 

а

б

Черт. 16

18. Скворечники - пустоты, дыры, различной величины и формы, чаще одиночные по длине раската слитка. Образуются путем раскрытия и неполного заваривания внутренних поперечных термических трещин (черт. 17). При осмотре поверхности заготовок могут не обнаруживаться.

Скворечник

Черт. 17

Дополнительной характеристикой служит отсутствие ликвации углерода, серы, фосфора, а также неметаллических включений вокруг дефекта.

19. Внутренние разрывы - многочисленные поперечные надрывы, расположенные цепочкой вдоль оси заготовки (черт. 18). Отличаются от скворечников меньшими размерами, большим количеством, извилистым контуром и кристаллической структурой поверхности разрушения. Образуются при недостаточном давлении для деформации середины слитка, характерны для стали с высоким сопротивлением деформации и малой скоростью рекристаллизации.

Внутренние разрывы

 

Черт. 18

20. Ковочные трещины - внутри осевой зоны. Могут быть в виде креста, одной трещины по диагонали, двух или более трещин, направленных от оси заготовки в стороны (черт. 19). В отличие от межкристаллитных трещин - более широкие и прямолинейные. Расположение по высоте слитка произвольное. В изломе имеют вид грубых широких окисленных расслоений.

Ковочные трещины

 

Черт. 19

21. Трещины - образующиеся при нарушении условий подготовки образцов (при оценке макроструктуры во внимание не принимаются).

21.1. Шлифовочные трещины - сетка трещин или отдельные тонкие трещины различного направления и длины. Образуются при шлифовании металла с высокой твердостью (более 388 НВ), значительной хрупкостью и малой теплопроводностью.

21.2. Травильные трещины - повышенный локальный растрав в виде прерывистых трещин, иногда в виде сетки, образующихся при травлении металла, имевшего напряжения от структурных превращений или наклеп от деформации.

21.3. Шлифовочно-травильные трещины - локальный растрав металла, имеющего трещины после шлифования (черт. 20).

Шлифовочно-травильные трещины

 

Черт. 20

22. Светлое кольцо или квадрат - обнаруживается в осевой зоне или в пределах половины радиуса заготовки. Форма обуславливается контуром кристаллизатора. По сравнению со светлой полоской (шкала N 10а) имеет большую ширину и замкнутый контур (черт. 21). Разновидностью дефекта является светлое (серое) пятно в осевой зоне подприбыльных заготовок.

Светлое кольцо

 

Черт. 21

Дефекты обнаруживаются при недостаточном удалении верхней части слитков вакуумного дугового или электрошлакового переплава.

23. Краевой отслой (двойной налив) - отслаивающаяся полоска металла по всему контуру заготовки или ее части (черт. 22). Образуется из-за прерывания струи металла при сифонной разливке, а также при внезапном увеличении скорости разливки, приводящей к заливу металла между слитком и изложницей.

Краевой отслой (двойной налив)

 

Черт. 22

24. Повышенная или пониженная травимость осевой зоны, а также отдельных участков темплета - обуславливается условиями кристаллизации и деформации слитка (черт. 23а), неравномерным наклепом и рекристаллизацией отдельных объемов заготовок, разнозернистостью (черт. 23б). Различие в травимости исчезает или уменьшается после высокотемпературной обработки металла.

Разнозернистость и различная травимость при наклепе металла

 

а

б

Черт. 23

25. Остатки литой структуры - в центре (черт. 24а) или у поверхности (черт. 24б) заготовок в виде четкого рисунка дендритов или крупных кристаллов, зерен.

Остатки литой структуры

 

а

б

Черт. 24

26. Краевые дефекты

26.1. Участки повышенной травимости металла, сопровождающиеся загрязненностью неметаллическими включениями (черт. 25а) - образуются при кристаллизации слитков ВДП, остаются на поверхности заготовок при недостаточной глубине обдирки и зачистки их.

26.2. Участки пониженной травимости металла без видимой загрязненности (черт. 25б) - образуются при нарушении режима кристаллизации нижней части слитков и обнаруживаются в заготовках при недостаточной обрези этой части слитков ВДП и ЭШП.

26.3. Местная грубая неоднородность (электропробой) - сопровождается газовыми пузырями, свищами (черт. 25в) или искажением формы других дефектов (черт. 25г). В последнем случае - при нарушении последовательности кристаллизации. Дефекты образуются из-за нарушения сплошности шлакового гарниссажа в результате электропробоев при электрошлаковом переплаве. Рекомендуется дополнительный контроль образца с продольным направлением волокна.

26.4. Угловые трещины - в виде одной и более узких полосок расположены в угловых зонах заготовки или несколько смещены на одну из граней (черт. 25д). Образуются при нарушении условий раскисления и разливки металла, при неправильном закруглении углов изложниц и др.

Краевые дефекты

 

 

а - участки повышенной травимости с неметаллическими включениями

б - участки пониженной травимости без видимых загрязнений

в - местная грубая неоднородность (электропробой)

г

д

Черт. 25

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Обязательное

КОНТРОЛЬ ХИМИЧЕСКОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ СТАЛИ МЕТОДОМ ОТПЕЧАТКОВ

1. Метод серного отпечатка (по Бауману)

1.1. Для снятия отпечатка на распределение серы в металле темплеты после отжига, строгания или торцевания шлифуют до удаления рисок от предыдущей обработки и полируют зерном 12 и 8 по ГОСТ 6456-82. Образцы тщательно протирают от пыли и жировых пятен (для обезжиривания рекомендуется применять динатурированный спирт).

1.2. При снятии отпечатков с высокосернистых (автоматных) сталей темплеты предварительно протирают ватным тампоном, смоченным в 5%-ном растворе серной кислоты по ГОСТ 4204-77. При этом удаляют продукты первичной реакции.

1.3. Отпечатки снимают на фотобумагу, соответствующую размерам темплета (унибром по ГОСТ 10752-79). Листы фотобумаги замачивают 5-8 мин на свету в 5%-ном растворе серной кислоты (по ГОСТ 4204-77). От избытка раствора бумагу слегка просушивают фильтровальной бумагой и накладывают эмульсионной стороной на поверхность темплета. С обратной стороны, не допуская сдвига, фотобумагу непрерывно проглаживают резиновым валиком или ватным тампоном до полного удаления пузырьков газа, образующихся при реакции.

Отпечатки снимают при температуре около 20 °С в течение 3-15 мин в зависимости от легирования стали и содержания в ней серы. Отпечаток считается готовым при потемнении фотобумаги от светло-коричневого (на легированной стали с низким содержанием серы) до темно-коричневого цвета (на углеродистой стали с повышенным содержанием серы, а также фосфора). В местах скопления сернистых включений потемнение фотобумаги будет максимальным в соответствии с количеством образующегося здесь сернистого серебра.

1.4. Готовый отпечаток тщательно промывают в проточной воде и обрабатывают фиксажем в течение 20-30 мин (раствор тиосульфата натрия по СТ СЭВ 223-75), затем его снова промывают, просушивают и надписывают.

1.5. Для снятия повторного отпечатка поверхность образца шлифуют со снятием слоя металла не менее чем на 0,3 мм.

2. Метод выявления наличия и скоплений свинца (по Врэггу)

2.1. Плоскость темплета шлифуют, обезжиривают и спускают в 10%-ный раствор надсернокислого аммония. Темплет выдерживают до получения серой окраски, промывают в проточной воде до удаления серого налета и высушивают. Бромсеребряную фотобумагу (унибром по ГОСТ 10752-79) для удаления солей серебра замачивают в темноте в тиосульфате натрия по СТ СЭВ 223-75. Через 7-10 мин бумагу вынимают, промывают в проточной воде и высушивают. Перед снятием отпечатка подготовленную фотобумагу замачивают в течение 5-7 мин в 5%-ном водном растворе едкого натра (натрий гидрат окиси по ГОСТ 4328-77), слегка просушивают фильтровальной бумагой и накладывают на образец эмульсионной стороной. Протиркой ватным тампоном в течение 5 мин обеспечивают плотный контакт фотобумаги с поверхностью образца (не допуская сдвига ее).

2.2. Готовый отпечаток погружают на 10-15 с в 5%-ный раствор сульфида натрия (натрий сернистый по ГОСТ 2053-77). Отпечаток промывают, высушивают, надписывают, при необходимости, фотографируют. При наличии в стали свинца отпечаток получается светло-коричневого цвета с темными пятнами в местах ликвации. При отсутствии свинца цвет бумаги не изменяется. Для снятия повторного отпечатка поверхность образца готовят вновь.

2.3. Оценку полученных отпечатков (по 1 и 2-му методам) производят сравнением с внутризаводскими эталонами или путем описания с указанием формы распределения серы или свинца. Например: равномерная или неравномерная; в форме сплошного квадрата или контура; в осевой или краевой зоне и др.