Травление металлографических шлифов: реактивы, режимы и ошибки

Травление металлографического шлифа — операция, ради которой выполнялась вся предыдущая подготовка. На полированной поверхности структура почти не видна: металл отражает свет равномерно. Реактив избирательно растворяет фазы и границы зёрен, создавая рельеф и разницу в отражении — и структура проявляется. Разбираем основные травители, режимы и типичные ошибки.

Что делает реактив

Механизмов два. Первый — избирательное растворение: разные фазы и по-разному ориентированные зёрна растворяются с разной скоростью, поверхность получает микрорельеф, и в светлом поле участки выглядят светлее или темнее. Второй — образование на поверхности тонкой плёнки; её толщина зависит от фазы, и в отражённом свете появляется интерференционная окраска. На этом построены методы цветного травления.

До травления шлиф тоже информативен: именно на полированной, нетравленой поверхности оценивают неметаллические включения, поры и трещины. Травление — всегда второй шаг.

Основные реактивы

Электролитическое травление и полирование

Для нержавеющих, жаропрочных и титановых сплавов химическое травление часто даёт слабый или неравномерный результат. В этом случае применяют электролитический вариант: образец служит анодом, процесс идёт в ячейке при заданном напряжении и времени. Преимущества — повторяемость, отсутствие деформированного слоя, возможность совместить полирование и травление в одной операции. Оборудование — в разделе электролитическая подготовка.

Электролитическая полировка особенно полезна перед исследованием ферритной фазы и перед электронной микроскопией, где наклёпанный слой искажает результат. Как определяют долю феррита в аустенитной стали — в материале «Ферритная фаза: методы определения по ГОСТ 11878».

Режим травления: как не испортить шлиф

1. Чистая поверхность. Перед травлением шлиф промывают, обезжиривают и сушат. Остатки суспензии и жирные следы дают пятна.
2. Ступенчато. Начинают с минимальной выдержки (3–5 с), смотрят под микроскопом, при необходимости повторяют. Перетравленный шлиф восстановить нельзя — только переполировать.
3. Свежий раствор. Реактивы стареют: ниталь со временем теряет активность, и выдержку приходится увеличивать, что ухудшает качество картины.
4. Промывка и сушка. После травления — вода, затем спирт и тёплый воздух. Капли воды оставляют пятна, которые легко принять за дефект структуры.
5. Один реактив — одна задача. Для карбидов, границ зёрен и фазового контраста применяют разные составы; попытка увидеть всё одним травителем обычно даёт посредственный результат по каждому признаку.

Типичные ошибки и как они выглядят

Безопасность

Металлографические реактивы — это концентрированные кислоты и токсичные соединения. Минимальные правила: работа в вытяжном шкафу, перчатки и защита глаз, кислоту приливают в растворитель, а не наоборот. Отдельно стоит помнить, что пикриновая кислота хранится только увлажнённой — в сухом виде она взрывоопасна, а препараты с плавиковой кислотой требуют особых мер и наличия средств первой помощи.

Что нужно до травления

Реактив проявляет ту поверхность, которую ему подготовили. Если остался деформированный слой или завалены края, травление лишь подчеркнёт дефекты подготовки. Маршрут подготовки разобран в материале «Подготовка металлографического шлифа: от резки до финиша», а расходные материалы для него собраны в разделах шлифование и полирование, алмазные суспензии, коллоидный кремний и полировальные сукна.

Где исследуют структуру

Испытательная лаборатория SPECTR-LAB выполняет металлографический анализ микроструктуры с подбором травителя под материал и задачу: описание структуры, балл зерна, обезуглероженный слой, неметаллические включения. Стоимость — от 2 890 ₽, срок — 1–3 рабочих дня, протокол с фотографиями структуры. Лаборатория в Москве, образцы из регионов принимаются транспортной компанией.

Читайте также: Подготовка металлографического шлифа: от резки до финиша, Микроструктура стали 45 и Микроструктура стали ШХ15: зернистый перлит и карбидная сетка.