Металлографический анализ — металлографические исследования микроструктуры
Микроструктура объясняет свойства металла: по ней видно, как прошла термообработка, каков размер зерна, есть ли обезуглероженный слой, сколько в стали неметаллических включений. Металлографический анализ применяют при входном контроле, разборе разрушений, оценке остаточного ресурса и подтверждении марки материала.
Образец вырезаем без перегрева, запрессовываем, шлифуем и полируем до зеркальной поверхности.
Шлиф травят реактивом, выявляющим структуру исследуемого материала.
Структуру изучают под металлографическим микроскопом и сравнивают с эталонными шкалами стандартов.
Что устанавливают ГОСТ 5639-82 и ГОСТ 1778-2022 для металлографического анализа
Микроструктуру оценивают по двум стандартам: ГОСТ 5639-82 — методы выявления и определения величины зерна сталей и сплавов, ГОСТ 1778-2022 — металлографические методы определения неметаллических включений в металлопродукции из сталей и сплавов. ГОСТ 1778-2022 введён в действие с 1 июня 2023 года взамен ГОСТ 1778-70.
ГОСТ 5639-82: величина зерна
Определяют величину действительного зерна (после горячей деформации или любой термической обработки), склонность зерна к росту и кинетику роста зёрен; режим нагрева — температуру и время выдержки — устанавливает документация на сталь или сплав.
Место отбора и число образцов устанавливает нормативно-техническая документация (п. 1.1); если указаний нет, испытание проводят на одном образце (п. 1.1.2). Площадь сечения шлифа — не менее 1 см², для металлопродукции толщиной менее 8 мм допускаются шлифы меньшей площади (п. 1.2).
Границы зёрен выявляют травлением, цементацией, окислением, по сетке феррита или цементита, по сетке перлита (троостита) или вакуумным термическим травлением; метод выбирают по химическому составу стали и цели испытания (п. 2.1).
При травлении действительное зерно выявляют на образцах без дополнительной термической обработки (п. 2.1.1.2); с поверхности удаляют обезуглероженный слой, изготавливают микрошлиф и травят (п. 2.1.1.4). Если документация не оговаривает режим выявления зерна аустенита, для низкоуглеродистых сталей температура нагрева — (930 ± 10) °C, выдержка — не менее 1 и не более 3 ч (п. 2.1.1.3).
Сравнение с эталонами проводят при увеличении 100× (допускается 90–105×) после просмотра всей площади шлифа (п. 3.3.1). Шкалы 1 и 2 применяют для всех сталей и сплавов, шкалу 3 — для аустенитных, в которых после травления выявились двойники (п. 3.3.4).
Если зёрна отличаются от основного номера более чем на 1 номер и занимают более 10 % площади шлифа, структура разнозернистая и оценивается двумя и более номерами (п. 3.3.6).
При подсчёте зёрен увеличение подбирают так, чтобы на поверхности было не менее 50 зёрен (п. 3.4.2.2); считают не менее чем в трёх характерных местах шлифа (п. 3.4.2.3), расхождение трёх определений — не более 50 % (п. 3.4.2.7).
Подсчёт пересечений применяют и для зерна удлинённой формы (п. 3.2): отрезок должен пересекать не менее 10 зёрен, измерения проводят не менее чем в пяти местах шлифа, расхождение пяти определений — не более 50 % (п. 3.5.2).
Результаты записывают в протокол (п. 3.8); рекомендуемая форма — приложение 7: марка стали или сплава, метод выявления и определения величины зерна, номер величины зерна, средний диаметр, средний условный диаметр, средняя площадь сечения зерна.
ГОСТ 1778-2022: неметаллические включения
Стандарт устанавливает металлографические методы определения загрязнённости металлопродукции из стали и сплавов неметаллическими включениями (разд. 1). Метод и число образцов указывают в документах на металлопродукцию, образцов — не менее шести от каждой плавки (п. 5.1); рекомендации по выбору методов — приложение А (п. 4.2).
Методы: Ш (варианты Ш1–Ш16) — сравнение полей зрения шлифов с эталонными шкалами; К (К1–К2) — подсчёт количества включений; П (П1–П4) — подсчёт количества и объёмного процента включений; Л (Л1–Л2) — линейный подсчёт включений в отливках (п. 4.1).
Образцы вырезают способом, не изменяющим структуру металла (п. 5.9); шлиф не должен иметь царапин и посторонних загрязнений (п. 5.8). Для шлифов с продольным направлением волокон длину образца выбирают так, чтобы площадь шлифа была не менее 400 мм²; шлифы не менее 100 мм² допускаются, если толщина или диаметр менее 10 мм (п. 5.5).
Метод Ш: нетравленые шлифы под микроскопом (п. 6.1.1); в деформированной металлопродукции — шлифы с продольным направлением волокон при диаметре или толщине не менее 6 мм, если документы на продукцию не устанавливают иное (п. 6.1.1).
Шкалы метода Ш: оксиды строчечные и точечные, силикаты хрупкие, пластичные и недеформирующиеся, сульфиды, нитриды и карбонитриды строчечные и точечные, нитриды алюминия (п. 6.1.2). Допускается оценка в 0,5; 1,5; 2,5 балла и т. д., баллом 0 оценивают отсутствие какого-либо вида включений (п. 6.1.2.4).
Метод К: подсчёт включений по всей площади нетравленого шлифа (п. 6.2.1); увеличение 200, цена деления окулярной шкалы (0,005 ± 0,0005) мм, оксидные, сульфидные, нитридные и карбонитридные включения считают отдельно по группам (п. 6.2.2).
Метод П: нетравленые шлифы с поперечным направлением волокон (п. 6.3.1); шлиф расчерчивают от края до центра на пять равных зон (п. 6.3.5); объёмный процент вычисляют с точностью до 0,0001 (п. 6.3.11).
Метод Л: нетравленые шлифы (п. 6.4.1); длина подсчёта — не менее 3 см (п. 6.4.2).
Стоимость — от 2 890 ₽, расчёт бесплатный. Срок — 1–3 рабочих дня. Результат — протокол с указанием методики, полученных значений и заключением; при необходимости прикладываются снимки структуры.
Лаборатория в Москве, образцы из регионов принимаем транспортной компанией: +7 (499) 490-66-00, контакты.
Можно ли по структуре определить, была ли термообработка?
Да. Характер структуры показывает вид и качество термообработки, а также позволяет выявить перегрев и другие отклонения технологии.
Какой минимальный размер образца?
Достаточно фрагмента, из которого можно вырезать шлиф площадью около сантиметра. Точнее подскажем по вашей задаче.
Прикладываете ли вы фотографии структуры?
Да, снимки микроструктуры включаются в протокол по запросу.
Требования к образцам
Стандарт
Форма образца
Размеры, мм
Требования к поверхности
Минимальное количество образцов
ГОСТ 5639-82
Микрошлиф; с поверхности образца удаляют обезуглероженный слой
Площадь сечения шлифа на образце — не менее 1 см²
Подсчёт зёрен ведут не менее чем в трёх характерных местах шлифа, подсчёт пересечений — не менее чем в пяти
При отсутствии указаний в нормативно-технической документации испытания проводят на одном образце
Требования приведены по текстам стандартов: ГОСТ 5639-82. Если у вас заготовка, из которой образец ещё надо вырезать, — напишите нам, подскажем по подготовке.
Заявка на испытание: Металлографический анализ (микроструктура)
Нужно испытание из этого раздела? Оставьте телефон, а в комментарии опишите задачу — материал, число образцов, стандарт — и мы рассчитаем срок и стоимость.