TC - 5	Temat: Badania makroskopowe	Grupa: Data: 08.04.1999
Wydział : MiIM	Nazwisko i Imię: Piotr Wąsek	Ocena:

Badania makroskopowe polegają na obserwacji odpowiednio przygotowanych i wytrawionych powierzchni okiem nieuzbrojonym lub przy powiększeniu do 30 razy. Z tego powodu rozróżnia się dwa typy badań makroskopowych:

• badania wygładzonej powierzchni

• badania przełomów

Struktura wlewka:

jama skurczowa

strefa kryształów zamrożonych

strefa kryształów kolumnowych

strefa równosiowych dendrytów

Kryształy zamrożone.

Po uzupełnieniu wlewnicy ciekłą stalą w wyniku zetknięcia się cieczy metalicznej z chłodnymi ścianami wlewnicy powstają kryształy zamrożone.

Kryształy słupkowe.

Część kryształów korzystnie zorientowanych w kierunku odprowadzenia ciepła, tj. prostopadle do jamy wlewnicy tworząc tzw. strefę kryształów słupkowych.

Strefa dendrytów.

Strefa ta dochodzi do środka wlewka, cechuje się krystalizacją równoosiowych dendrytów o przypadkowej orientacji.

Stal nieuspokojona.

Wlewek stali nieuspokojonej charakteryzuje się obecnością licznych pęcherzy gazowych na niemal całej powierzchni. Uzysk w tych stalach jest największy, ale zawierają one najmniej tlenu. Pęcherze gazowe utrudniają obróbkę plastyczną. Stale te ze względu na niższą jakość są stosowane na wyroby o niezbyt wysokich wymaganiach.

Wykrywanie rozmieszczenia siarki.

Siarka w stali jest domieszką wybitnie szkodliwą, stąd jej zawartość nie może przekraczać 0,06%. Rozpuszczalność siarki jest bardzo mała, w stali występuje w postaci roztworu FeS lub MnS. Główną przyczyną dla której uważa się siarkę za pierwiastek szkodliwy jest powodowana kruchość na gorąco. Wykrywanie rozmieszczenia siarki wykonuje się przez przeprowadzenie próby Baumanna.

Sposób przeprowadzenia próby.

Papier fotograficzny moczy się w wodnym roztworze kwasu siarkowego przez kilka minut, następnie kładzie się na zgład emulsję do dołu i przyciska wałkiem gumowym. Kwas siarkowy zawarty na papierze działa na zawarte siarczki według reakcji:

FeS + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂S

Wydzielający się siarkowodór reaguje następnie z bromkiem srebra według reakcji:

H₂S + 2AgBr = Ag₂S + HBr

Powodując powstanie na papierze zaciemnień siarczkiem srebra. Po upływie dwóch minut papier zdejmuje się ze zgładu, płucze w wodzie i utrwala w utrwalaczu fotograficznym. Następnie przemywa wodą i suszy.

Badania makroskopowe złącz spawanych.

Próbka wytrawiona odczynnikiem Adlera.

Wykrywanie rozmieszczeń fosforu.

Fosfor podobnie jak siarka należy do domieszek niepożądanych. Rozpuszcza się w ferrycie który utwardza się zmniejszając jednocześnie jego plastyczność. Oprócz tego posiada dużą skłonność do segregacji. Segregację fosforu są jedną z głównych przyczyn struktury pasmowej w wyrobach walcowych. Do wykrywania fosforu używa się odczynnika Heyna lub Oberhoffera.

Próbka nasza badana była odczynnikiem Heyna który działa elektrolitycznie. Miejsca bogatsze w fosfor zabarwiają się na kolor brunatny.

Kolejna próbka wytrawiona była odczynnikiem Fry w celu wykrycia miejsc odkształconych plastycznie.

Zagadnienie do opracowania:

Niekorzystna rola siarki.

Główną przyczyną dla której uważa się siarkę za pierwiastek szkodliwy, jest spowodowana przez nią kruchość na gorąco. W stalach zawierających większe ilości siarki wydziela się na granicach pierwotnych ziarn austenitu siatka siarczków. Taka siatka wywołuje kruchość w dwóch zakresach temperatur: 800 - 1000°C - w skutek niedostatecznej plastyczności siarczków i powyżej 1200°C z racji topienia się siarczków (temp. topnienia FeS wynosi 1190°C), skutkiem czego zanika spójność granic ziarn. Przy normalnie spotykanych zawartościach siarki niższy zakres kruchości na gorąco nie występuje. Nie wystarczające odtlenienie rozszerza górny zakres kruchości ku niższym temperaturom, ponieważ może się tworzyć eutektyka potrójna Fe-FeS-FeO o jeszcze niższej temperaturze topnienia (ok. 940°C) niż eutektyka Fe-FeS (988°C). Podobnie jak niewystarczające odtlenienie wpływają pierwiastki stopowe tworzące niskotopliwe siarczki: nikiel, kobalt, molibden. Natomiast pierwiastki tworzące siarczki o wyższych temp. topnienia, jak mangan, chrom, tytan i cyrkon, przeciwdziałają na gorąco spowodowanej przez siarkę. Siarczki zawierające te pierwiastki nie tworzą ciągłej siatki na granicach ziarn, lecz pojedyncze wtrącenia, znacznie mniej szkodliwe. Niekorzystne rozmieszczenie siarczków na granicach ziarn można również przynajmniej częściowo usunąć przez dłuższe wygrzewanie w zakresie 1000 - 1100°C, albowiem taka obróbka cieplna powoduje koagulację wydzieleń.

---