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

Badania makroskopowe przeprowadzane na wytrawionych powierzchniach próbek lub na powierzchniach przełomów mają na celu:

1.Ujawnienie niejednorodności składu chemicznego;

2.Określenie struktury pierwotnej (makrostruktury):

3.Ujawnienie niejednorodności składu i struktury, wywolanych przez obróbkę cieplna lub cieplno-chemiczną;

4.Ujawnienie niejednorodności strukturalnych pochodzenia mechanicznego, a także spowodowanych spawaniem, zgrzewaniem itp.;

5.Wykrycie wad stanowiących nieciągłości materiałowe;

6.Oznaczenie wtrąceń niemetalicznych;

7.Wybór miejsca pobrania próbek do dalszych badań.

Odczynniki makroskopowe najczęściej stosowane w badaniach stopów żelaza oraz ujawniane w badaniu efekty zestawiono w PN-64/H-04502.

Ujawnianie niejednorodności składu chemicznego stopów żelaza sprowadza się często do ujawniania segregacji zanieczyszczeń fosforem i siarką, powstałej w wyniku procesu krzepnięcia i zmienionej następnie podczas obróbki plastycznej. Nasilenie segregacji fosforu, a także siarki jest wskaźnikiem niejednorodności badanego materiału.

Ujawnienie segregacji fosforu, szczególnie przez trawienie odczynnikiem Oborhoffera (Ma2Fe), umożliwia określenie struktury pierwotnej. W procesie krzepnięcia fosfor, podobnie jak siarczki wypierany jest na granice ziaren pierwotnych i lokuje się w przestrzeniach miedzy osiowych dendrytów lub w obszarach peryferyjnych globulitów. Rozmieszczenie fosforu, w przeciwieństwie do innych składników występujących w roztworze, nie ulega większym zmianom nawet podczas wyżarzania ujednorodn łającego; stąd też ujawniając rozmieszczenie fosforu uwidacznia się równocześnie kształt i wielkość ziarn struktury pierwotnej. Rozbicie struktury pierwotnej podczas obróbki plastycznej powoduje zmianę rozłożenia zanieczyszczeń; trawienie próbek podłużnych umożliwia wówczas szacunkową ocenę stopnia przerobu plastycznego. Dla dużych wartości stopnia przerobu charakterystyczne jest występowanie w makrostrukturze licznych drobnych pasemek, na przemian zawierających mało i dużo fosforu. Przy małych stopniach przerobu np. w dużych odkuwkach w makrostrukturze zachowane są pozostałości struktury pierwotnej; pasmowość jest słabo zaznaczona i widoczne są odkształcone dendryty.

Ujawnianie rozmieszczenia siarki ma na celu nie tylko sprawdzenie makroskopowej jednorodności materiału. W przypadku dużych odkuwek, swobodnie kutych, odbitka z próby Baumana (Ma3Fe) może służyć do sprawdzenia współosiowości wlewka i odkuwki. Ma to szczególne znaczenie w odniesieniu do takich elementów, jak np. wały wirników turbin, które wskutek rozszerzalności cieplnej mogą przy braku współosiowości wykazywać podczas pracy

Próbkę pobiera się z odpowiednich miejsc przez wycięcie piłką lub innym sposobem, zwracając przy tym uwagę, by nie nastąpiły zmiany w budowie na skutek wpływu temperatury lub zgniotu. Po wycięciu, przeznaczoną do badania płaszczyznę próbki obrabia się na papierach ściernych. Obserwując tak przygotowaną próbkę możemy wykryć w materiale pozostałości jamy usadowej, pęcherze, pory, pęknięcia i większe wtrącenia niemetaliczne. Kolejnym etapem morze być trawienie wykonanego szlifu roztworami kwasów nieorganicznych lub soli. Ze względu na przeznaczenie roztworów można je podzielić na dwie grupy:

• odczynniki do głębokiego trawienia - wodne roztwory jednego lub kilku kwasów, które działają silnie korodująco na powierzchnię metalu. Tą metodą wykrywa się: pory, zażużlenia, pęknięcia, rzadzizny materiałowe, włóknistość w przedmiotach walcowych, hartowanie, spoiny;

• odczynniki do powierzchniowego trawienia - najczęściej odczynniki miedziowe (sole miedzi) takie jak: odczynniki Heyna, Anczyca, Oberhoffera, Adlera, Fry. Dzięki takim sposobom możemy ustalać zawartość węgla, żelaza, siarki, fosforu, dzięki widocznym zmianą koloru powierzchni w miejscach występowania w większej ilości wyżej wymienionych pierwiastków.

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 nie uspokojona

Wlewek stali nie uspokojonej 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.

---