Макроструктура стали по ГОСТ 10243-75: дефекты, шкалы и оценка в баллах

Контроль макроструктуры стали выявляет пористость, ликвацию, трещины, флокены и другие дефекты, видимые без микроскопа: темплеты и изломы осматривают невооружённым глазом, а для уточнения классификации дефекта допускается двух-, четырёхкратное увеличение (ГОСТ 10243-75, п. 1.3). Методы испытаний, эталонные шкалы и классификацию дефектов макроструктуры и изломов устанавливает ГОСТ 10243-75 — для кованых и катаных углеродистых, легированных и высоколегированных сталей, прутков и заготовок размером от 40 до 250 мм (вводная часть). Как изготовить сам образец, разобрано в статье «Макрошлиф и микрошлиф: что это и чем они отличаются».

Два метода: травление и излом

Макроструктуру контролируют протравливанием образцов в растворах кислот или изломом специально подготовленных образцов, в том числе дополнительно термически обработанных (ГОСТ 10243-75, п. 1.1). Травление основано на том, что бездефектный металл и участки с порами, ликвацией и неоднородностью структуры травятся по-разному. Излом — на том, что участки с пористостью, флокенами, перегревом и сколами по-разному разрушаются.

По излому контролируют либо взамен травления, если так предусмотрено стандартом на металлопродукцию, либо дополнительно — чтобы проверить классификацию дефектов, а также в исследовательских целях (п. 1.1). Углеродистую конструкционную сталь с содержанием углерода до 0,3 % по излому не контролируют (п. 1.2).

Чего ГОСТ 10243-75 не решает

Нужен ли контроль макроструктуры, сколько проб и откуда их отбирать, какие дефекты допускаются и какие не допускаются вовсе — определяют стандарты на конкретные виды металлопродукции (ГОСТ 10243-75, вводная часть). Сам ГОСТ 10243-75 даёт метод и шкалы, а норму — документ на прокат или поковку. Поэтому отметка «годен» или «соответствует требованиям» в документе о качестве (п. 5.2) зависит от норм документа на поставку. Для сварных швов исследования макроструктуры описывает ГОСТ Р ИСО 17639-2025 (раздел 1).

Коротко о темплете

• Прутки и заготовки до 140 мм контролируют в полном поперечном сечении, свыше 140 мм — на перекованных или перекатанных пробах (ГОСТ 10243-75, п. 2.1); если стандартами не оговорено иное, пробу перековывают на размер 90–140 мм (п. 2.5.2).
• Темплет вырезают так, чтобы на контролируемое сечение не повлияли нагрев от резки и смятие (п. 2.5.1), и обрабатывают холодным способом — торцеванием, строганием, шлифованием (п. 2.6). Круги для вырезки — в разделе «Резание».
• Шлифуют при твёрдости металла не более НВ 388; более твёрдую сталь предварительно смягчают термической обработкой (п. 2.7).
• Для большинства марок стали рекомендован 50-процентный водный раствор соляной кислоты при 60–80 °С, травление 5–45 минут (приложение 1).

Ликвация, пористость и ещё восемь дефектов со шкалами

Для десяти видов дефектов в стандарте есть эталонные шкалы, каждая из пяти баллов (ГОСТ 10243-75, п. 4.2). Описания — по приложению 3, обозначения в протоколе — по п. 5.1. Ликвация в терминах стандарта — неоднородность отдельных участков металла по химическому составу, структуре, неметаллическим включениям и газам; её классифицируют четырьмя видами (приложение 3, п. 2).

Дефект	Шкалы	В протоколе	Как выглядит на темплете
Центральная пористость	1, 1а	ЦП	Мелкие или отдельные крупные тёмные точки-поры — пустоты, не заварившиеся при горячей обработке слитка
Точечная неоднородность	2, 2а	ТН	Мелкие округлые сильно травящиеся (матовые) точки по всему сечению, кроме краевой зоны
Общая пятнистая ликвация	3, 3а, 3б	ОПЛ	Тёмные пятна, расположенные сравнительно симметрично оси заготовки; по шкале 3б — несимметричные пятна меньших размеров, в основном в металле вакуумного дугового и электрошлакового переплава
Краевая пятнистая ликвация	4, 4а	КПЛ	Овальные пятна, ориентированные вдоль граней образца
Ликвационный квадрат	5, 5а	ЛК	Полоска металла, травящаяся сильнее остального шлифа; контур определяется конфигурацией слитка
Подусадочная ликвация	6, 6а	ПУ	Тёмные, легко растравляющиеся участки в центре заготовки
Подкорковые пузыри	7	ПП	Мелкие поры вблизи или на поверхности заготовки — округлые, овальные или закатанные до тонких «чёрточек»
Межкристаллитные трещины	8	МТ	Три и более извилистых тонких паукообразных полоски, направленных от оси заготовки в стороны
Послойная кристаллизация	9	ПК	Чередующиеся узкие светлые и тёмные полосы, чаще у поверхности
Светлая полоска (контур)	10а	СП	Сравнительно яркая концентрическая полоска пониженной травимости; форма — по кристаллизатору

Как ставят балл

1. Сравнение с эталоном. Вид дефекта и степень его развития определяют, сравнивая свежепротравленный образец с эталонами шкал или фотоснимками стандарта (ГОСТ 10243-75, п. 4.1).
2. Шкала по размеру заготовки. Заготовки 90–140 мм и перекованные пробы оценивают по шкалам 1, 2, 3, 3б, 4, 5, 6, 7, 8, 9; заготовки свыше 140 до 250 мм — по шкалам 1а, 2а, 3а, 4а, 5а, 6а, 10а, а подкорковые пузыри, межкристаллитные трещины и послойную кристаллизацию в них — по шкалам 7, 8, 9. Светлую полоску в заготовках 90–140 мм оценивают по шкале 10а (п. 4.3).
3. Поправка на сечение. Для заготовок свыше 250 мм и менее 90 мм площадь, занимаемую дефектами, по сравнению со шкалами пропорционально увеличивают или уменьшают по площади поперечного сечения (п. 4.3).
4. Целый или половинный балл. Дефект оценивают целым баллом или половиной — 0,5; 1,5 и так далее. Нет дефекта — балл 0, грубое развитие — балл более 5 (п. 4.4).
5. Каждый дефект отдельно. Если на темплете несколько дефектов, каждый классифицируют и оценивают отдельно (п. 4.4).

От чего растёт балл, стандарт говорит для каждого дефекта: у центральной пористости — количество и размеры пор и поражённая площадь, у межкристаллитных трещин — количество, длина и ширина трещин, у светлой полоски — яркость, ширина, замкнутость контура и число полос (ГОСТ 10243-75, приложение 3, пп. 1, 4, 6).

Флокены

Флокены — тонкие извилистые трещины длиной от 1 до 30 мм и более, ориентированные беспорядочно; они поражают часть сечения или всё сечение, кроме краевой зоны (ГОСТ 10243-75, приложение 4, п. 14). Чтобы классифицировать дефект правильно, тот же образец дополнительно проверяют по излому после закалки: в изломе флокены выглядят светлыми пятнами круглой или овальной формы с кристаллической поверхностью серебристого или светлого оттенка.

Пробы на флокены отбирают после окончания полного цикла охлаждения или термической обработки каждой партии-плавки. Контроль допускается проводить и по продольным темплетам или изломам, и методом ультразвуковой дефектоскопии (п. 2.4) — Ультразвуковые дефектоскопы в каталоге.

Дефекты без шкал: изломы и макротемплеты

Приложение 4 ГОСТ 10243-75 описывает по фотоснимкам дефекты, которые обнаруживают в изломах и на макротемплетах и для которых эталонных шкал в стандарте нет. В протоколе их вписывают в примечание (п. 5.1), а степень развития дефектов в изломах и на продольных темплетах оценивают по фотоэталонам специальных шкал, согласованных между поставщиком и потребителем (п. 4.5). Среди них:

• остатки усадочной раковины — в осевой зоне, тёмная или светло-серая полоса со шлаком (приложение 4, п. 3);
• расслоение — широкие полосы со светлой заглаженной структурой в осевой, реже в краевой зоне (п. 5);
• нафталинистый и камневидный изломы — результат сильного перегрева металла перед деформацией или при термической обработке (п. 8);
• свищи — крупные и мелкие пустоты, как правило несимметричные по сечению (п. 13);
• белые пятна, инородные металлические и шлаковые включения (пп. 15–16);
• скворечники, внутренние разрывы и ковочные трещины в осевой зоне (пп. 18–20).

Ложные дефекты: что в оценку не идёт

Трещины, появившиеся при подготовке образца, при оценке макроструктуры во внимание не принимают: шлифовочные — при шлифовании металла твёрдостью более 388 НВ, травильные — при травлении металла с напряжениями от структурных превращений или наклёпом, и шлифовочно-травильные (ГОСТ 10243-75, приложение 4, п. 21). Расщепления и вырывы в изломе с качеством металла не связаны: их дают неправильная форма надреза, режим термической обработки перед поломкой или скорость поломки (приложение 4, п. 9).

Растрав по «паучку» может быть вызван структурной неоднородностью и браковочным признаком не является; испытание в этом случае рекомендуется повторить после нормализации или отжига (приложение 3, п. 4). При сильном растравливании — потемнении поверхности, ложной пористости по всему сечению — испытание повторяют на тех же образцах, сняв слой не менее 2 мм (п. 3.6).

Серный отпечаток по Бауману

Для уточнения классификации дефектов и выявления ликвации рекомендуется дополнительно снять отпечаток на распределение серы по Бауману (ГОСТ 10243-75, приложение 3, п. 2). Темплет шлифуют и полируют, фотобумагу замачивают 5–8 минут в 5-процентном растворе серной кислоты и накладывают эмульсионной стороной на поверхность; отпечаток снимают при температуре около 20 °С в течение 3–15 минут. Там, где скопились сернистые включения, бумага темнеет сильнее всего (приложение 5, пп. 1.1–1.3). Отпечаток оценивают сравнением с внутризаводскими эталонами или описанием распределения серы: равномерное или неравномерное, в осевой или краевой зоне (приложение 5, п. 2.3).

Что записывают в протокол

По ГОСТ 10243-75, п. 5.1 в протоколе указывают марку стали, номер плавки и стандарт на поставку; сечение и размер заготовки; номер и индекс заготовки; баллы по дефектам в обозначениях ЦП, ТН, ОПЛ, КПЛ, ЛК, ПУ, ПП, МТ, ПК, СП; в примечании — дефекты, не нормированные шкалами, и дефекты поверхности, найденные на поперечных темплетах. В документе о качестве на металл пишут «годен» или «соответствует требованиям» (п. 5.2).

Если первичный контроль дал неудовлетворительный результат, объём повторных испытаний устанавливает стандарт на металлопродукцию. Когда указаний нет, рекомендуются варианты: удвоенное количество проб, пробы от дефектных или смежных заготовок, а в особо ответственных случаях — от каждого слитка или каждой заготовки (п. 4.7).

Где оценить макроструктуру

Испытательная лаборатория SPECTR-LAB выполняет металлографические исследования макрошлифов, в том числе оценку макроструктуры с классификацией дефектов. Стоимость — от 2 890 ₽, срок — 1–3 рабочих дня, результат — протокол установленной формы с описанием структуры и заключением. Лаборатория в Москве, образцы из регионов принимаются транспортной компанией.

Читайте также: Макрошлиф и микрошлиф: что это и чем они отличаются, Неметаллические включения в стали: виды и методы определения по ГОСТ 1778-2022 и Величина зерна стали по ГОСТ 5639-82: номер зерна и методы определения.

Нормативные документы

• ГОСТ 10243-75 «Сталь. Методы испытаний и оценки макроструктуры» (с Изменением № 1)
• ГОСТ Р ИСО 17639-2025 «Испытания разрушающие сварных швов металлических материалов. Исследования макроструктуры и микроструктуры сварных швов»

---