Электронномикроскопическая фрактография : (альбом)

Подождите немного. Документ загружается.

УДК 620.187(084)

Электронномикроскопическая фрактография (альбом). М., «Ме-

таллургия», 1973, 44 с.

Альбом содержит электронные микрофотографии изломов

конструкционных и специальных сталей производства завода

«Красный Октябрь». Альбом является наглядным пособием для

изучения причин возникновения дефектов сталеплавильного про-

исхождения, прокатного производства, а также причин понижен-

ных механических свойств металла. Предназначается для работ-

ников металловедческих и металлофизических лабораторий пред-

приятий черной металлургии, машиностроения и других отраслей

промышленности, занимающихся исследованием качества метал-

ла. Может быть полезен студентам учебных институтов. Ил. 81.

ЭЛЕКТРОННОМИКРОСКОПИЧЕСКАЯ ФРАКТОГРАФИЯ (АЛЬБОМ)

Редактор издательства Д. Л. Озерецкая Художественный редактор Д. В. Орлов

Технический редактор Э. А. Кулакова Обложка художника В. 3. Казакевича

Корректоры С. Н. Степанова, Л. И. Тубина, Г. Т. Петрова

Сдано в набор 19/Х—1972 г. Подписано в печать 27/111—1973 г. Т-04945

Формат бумаги бОХЭО'/гв. бумага мелованная

Печ. л. 2,75 Уч.-изд. л. 2,66

Тираж 4100 экз. Заказ 524 Изд. № 6907/з Цена 23 коп.

Издательство «Металлургия» Москва, 119034, 2-й Обыденский пер., 14

Подольская типография «Союзполиграфпрома» при Государственном комитете

Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли

гор. Подольск, ул. Кирова, д. 25

0311-082

040(01)-73

89-73

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие 4

Введение . Ш

Виды

ИЗЛОМОВ Щ>

Вязкий излом 6

Участки вязкого и хрупкого разрушения ..... 6

Транскристаллитный излом 7

Хрупкое разрушение по перлитной составляющей Т

Хрупкое разрушение по границам зерен . 8

Хрупкое разрушение по зерну и по границам зерен . . „ . ., 8

Виды изломов литого металла ............. 9

Светлые пятна в изломах 11

Флокены , , , 11

Водородная хрупкость ........... 13

Структурная неоднородность .... .... 14

Нитриды алюминия 16

Вид изломов разрывных образцов в местах повышенной загрязненности

металла , 18

Виды изломов при перегреве металла .... * 21

Виды изломов при разрушении по карбидным и интерметаллидным

фазам 26

Виды изломов при наличии дефектов макроструктуры ...... 27

Трещины в слябах и заготовках, возникающие при охлаждении 27

Дефект типа «паук» ............ 28

Подкорковые пузыри . 30

Расслоение 31

Дефект типа «сколы» . ,. „ 33

Микронесплошность по границам столбчатых кристаллов ... 37

Дефект типа «плены» . .. , 38

«Усадка» 39

Рванины . 42

Угловые трещины .,,.,„ 44

2 Зак. 524 3

ПРЕДИСЛОВИЕ

Современная техника предъявляет все более высокие требо-

вания к качеству металла. Поэтому на металлургических заво-

дах большое значение приобретают различные физические мето-

ды контроля качества металла на разных этапах его передела:

от слитка до готового изделия. Среди этих методов усиленно

развивается и просвечивающая электронная микроскопия. Вы-

явление и идентификация микродефектов, присутствующих в

металле, помогают разрабатывать те или иные технологические

приемы их устранения.

Настоящий альбом составлен группой исследователей Волго-

градского металлургического завода «Красный Октябрь». На

ряде примеров показано использование электронной микроско-

пии для изучения причин преждевременного разрушения сталей

и сплавов различных марок. Разнообразие примеров делает их

полезными для многих заводских лабораторий, имеющих в сво-

ем распоряжении электронный микроскоп.

Материалы, собранные в альбоме, показывают эффектив-

ность микрюфрактографии в сочетании с электронномикроди-

фракционной идентификацией включений при решении многих

технологических' проблем металлургического и машинострои-

тельного производства. В этом отношении предлагаемый аль-

бом выгодно отличается от четырехтомного американского

«Справочника по электронной фрактографии», вышедшего в

русском переводе в 1968 г. (ОНТИ ВИАМ).

Определение природы включений, оказывающихся на по-

верхности излома, дает важную информацию о причинах раз-

рушения (или понижения сопротивления разрушению в тех или

иных условиях) и является одним из оснований для внесения

возможных корректив в технологию термической и пластичес-

кой обработки металлов. Об этом свидетельствует успешная ра-

бота волгоградцев и других заводских исследователей.

Альбом составили инженеры группы металлофизики цент-

ральной заводской лаборатории: М. И. Иваненков, А. П. Окен-

ко (руководитель группы), С. М. Полонская, Т. Б. Сабинина,

Г. В. Чернышев, Б. К. Шемонаев, Л. А. Ширванян, Т. А. Шура-

лева.

ВВЕДЕНИЕ (МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА)

В альбоме представлены материалы фрактографических ис-

следований литого и деформированного металла.

Исследовали характер разрушения металла, форму, размеры

и распределение включений. В ряде случаев методом микроди-

фракции определяли атомно-кристаллическую структуру фаз.

Реплики с экстрагированными частицами просматривали на

электронных микроскопах ЭМ-5 и УЭМВ-1О0А. Микроэлектро-

нограммы были получены на микроскопе УЭМВ-100А с посто-

янной прибора —24,04- 26,0 А • мм.

При изучении локальных дефектов в изломах (флокены,

структурная неоднородность и т. п.) реплики отделяли прицель-

ным методом. В зависимости от марки стали отделение реплик

от изломов производили в различных реактивах. Для всех ис-

следованных сталей возможно применение смеси азотной кис-

лоты (10 мл) и этилового спирта (98 мл). При отделении реп-

лик от изломов нержавеющих сталей аустенитного и ферритно-

го классов использовали следующий реактив: 1100 мл метанола,

50 мл соляной кислоты, 50 мл глицерина. Этот же реактив, ох-

лажденный до (—-30) -г (+40)°С, применяли для сохранения

нитридов бора при отделении реплик от изломов аустенитной

стали. Охлаждение реактива до —50°С производили в спирто-

вой ванне с добавлением углекислоты. Время отделения реплик

1—1,5 ч. К концу отделения температура реактива повышалась

до —20°С. Реплики после отделения сразу помещали в спирт и

быстро промывали.

Кроме того, от изломов ряда конструкционных сталей реп-

лики отделяли в реактиве Поповой или в хлорно-уксусном реак-

тиве (ток подавался продолжительными импульсами при напря-

жении 20—40 в). Для нержавеющих сталей ферритного класса

применяли смесь соляной кислоты (15 мл), хлорного железа

(5 г) и воды (60—100 мл).

В тех случаях, когда разрушение происходило преимущест-

венно но включениям одной какой-либо фазы, наряду с методом

микродифракции для идентификации фаз использовали метод

рентгенографирования реплик от изломов. Образец для рентге-

ноструктурного анализа приготовляли наклеиванием реплик с

извлеченными частицами на остро заточенный (0,1—0,2 мм)

кончик деревянной палочки.

Материалы альбома расположены в соответствии с различ-

ными видами изломов и дефектов, встречающимися в практике

производства металла и на различных его переделах. Классифи-

кация изломав и типов дефектов является общепринятой. ' -

2* Зак. 524

виды изломов

Вязкий излом

1. 12Х2Н4АШ, квадрат 220 мм, закалка с 860°С-т-отпуск при 180°СХ5000

2. ЗОХГСЛ, круг 250 мм, закалка с 880°С+отпуск при 550°С. Х5000

Участки вязкого и хрупкого разрушения

3. ЗОХГСА. Х6000

лист толщиной 10 мм, охлаждение в воде от 780°С, испытание при —70°С. Х7500

' К^У^т' *

РУГ 250

^„

зака

лка с 880°С+отпуск при 550°С. Х6000

6. Х25Т, горячекатаный сляб размером 490X160 мм. Х6000

Хрупкое разрушение по перлитной составляющей

7. С60, лист толщиной 5 мм, нормализация при 800°С. Х6000

8. 50Г, круг 120 мм, нормализация при 800°С. Х8000

Зак. 524

Хрупкое разрушение по границам зерен

Виды изломов литого металла

9. Х25Т, горячекатаный сляб размером 490X160 мм:

-вид излома с карбидными частицами. X15000; б — микроэлектронограмма от части-

цы карбида Ме

зСб, ориентировка [111]

10. 36Г2С, горячекатаный круг 125 мм. Х7500

Хрупкое разрушение по зерну и по границам зерен

И. Х25Т, горячекатаный лист толщиной 10

12. Х25Т. Х6000

к. Х7000

13. Х12НВМФ (ЭИ962). XI0000

14. 05Х19Н9ФЗС2 (КО-6). X15000

15. Х23Н18 (ЭИ417):

а — разрушение по карбидной фазе. Х5000; б — микроэлектронограмма

бида Ме

гС

, ориентировка [013]

3* Зак. 524

СВЕТЛЫЕ ПЯТНА В ИЗЛОМАХ

Флокены

18. Вид флокенсв в изломах разрывных образцов:

круг 230 мм, закалка с 850°С+отпуск при 650°С, Х5; б — ЗОХГСА, круг

230 мм, закалка с 880°С+отпуск при 550°С. Х4.5

19. Вид излома образцов без фпокенов:

а — 40ХНМА. Х8000; б — ЗОХГСА. Х5000

20. Вид излома по флокенам:

а, 6-55С2, круг 150 мм, закалка с 870°С+отпуск при 480°С. Х9000; е-ЗОХГСА. Х12000;

г — 25ХГСА, круг 230 мм, закалка с 880°С+отпуск при 550 С. Х6000

Водородная хрупкость

21. Сгаль марки Э, горячекатаный круг 120 мм. Изломы разрывных образцов. Х4.5:

а — сбразец без вылеживания. В изломе светлые блестящие пятна, пониженная пла-

стичность; б — образец после вылеживания в течение 48 ч. Пятна в изломе отсутству-

ют, пластичность высокая

22. Сталь марки Э. Вид излома образца. В изломе нет светлых пятен. Х5000

23. (а, б). Сталь марки Э. Виды излома (сглаженный «речной узор») в месте светлого

пятна. Х6000

Структурная неоднородность

26. 35Г2:

а — вид излома в зоне светлого пятна, хрупкое разрушение по мартенситу. Х5000; б —

вязкий излом образца с нормальной структурой. Х5000

27. ЗОХГСА, круг 250 мм, нормализация при 870°С:

а — вид излома в месте светлого пятна, хрупкое разрушение по мартенситу. Х6000;

б — вязкий излом образца с нормальной структурой. Х5000

4 Зак. 524 15

Нитриды алюминия

2<>

28. Изломы образцов со светлыми пятнами:

а — 20Х2Н4А, круг 230. Х4; б — 20К, круг 230 мм. Х5

29. 20Х2Н4А. Нитриды алюминия в зоне светлых пятен:

а —в виде пленок. X10000; б —в виде частиц, X12000

30. 20К. Нитриды алюминия в виде дендритов в зоне светлых пятен-

а — XI1000; б — X15000

31. Микроэлектронограммы от нитридов алюминия-

в-пленочные нитриды; б - частица Ап\, ориентировка [010]

4 Зак. 524

ВИД ИЗЛОМОВ РАЗРЫВНЫХ ОБРАЗЦОВ

В МЕСТАХ ПОВЫШЕННОЙ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ МЕТАЛЛА

32. 12ХМФ:

а — хрупкий излом в зоне расположения неметаллических включений (образец а на

рис. ЗЗ.Х 10000; б — вид излома металла с удовлетворительными свойствами (образец б

на рис. 33). Х5000

33. 12ХМФ, круг 250 мм, нормализация при 970°С+отпуск при 730°С. Виды изломов раз-

рывных образцов. Х2,5:

а — образец с пониженными пластическими свойствами С^)); б — образец с хорошими

пластическими свойствами

34. Х18Н22В2Т2 (484Н), поковка, круг 600 мм. «Серые пятна» в изломе разрывных об-

разцов. Х2,5

35. Х18Н22В2Т2. Вид изломов в местах серых пятея. Хрупкое разрушение в зоне скоп-

ления неметаллических включений:

а —Х6000; б — Х10000; б —Х15000