Металлургический контроль качества

Министерство образования и науки Российской Федерации

Магнитогорский  Государственный Технический Университет

им. Г. И. Носова

Кафедра Обработки  Металлов Давлением 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа

По дисциплине «Методы и средства измерений,

испытаний и  контроля»

На тему: «Металлургический контроль качества» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:

студент заоч. отд. 200503-07-1                                                                   Валеева Н.Р 

Проверил: преподаватель                                                                    Петроченко Е.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Магнитогорск 2011

Содержание:

Входной контроль качества…………………………………………………………………………….2

Макроскопический  анализ……………………………………………………………………………..3

Микроскопический  анализ………………………………………………………………………….….6

Контроль химического  состава……………………………………………………………………..14

Контроль геометрических размеров, контроль поверхности………………………17

Технологические испытания…………………………………………………………………………18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Входной контроль качества

Основными показателями качества металла являются: химический состав; микро- и макроструктура; основные и технологические свойства; размеры, геометрия и качество поверхности  металлопродукции. Требования к качеству металла и продукции из него оговорены  в национальных стандартах, технических  условиях фирм (предприятий) или отдельных  соглашениях между потребителем и поставщиком. Качество металла  и надежные методы определения его  основных показателей являются главными в технологической цепи производства. Качество металлопродукции, поступающей  на предприятие, определяется при входном  контроле.

Основными задачами входного контроля являются:

• проведение контроля наличия сопроводительной документации на продукцию;
• контроль соответствия качества и комплектности продукции требованиям конструкторской и нормативно-технической документации;
• накопление статистических данных о фактическом уровне качества получаемой продукции и разработка на этой основе предложений по повышению качества и, при необходимости, пересмотру требований НТД на продукцию;
• периодический контроль за соблюдением правил и сроков хранения продукции поставщиков.

 
 

Макроскопический  анализ

Макроанализ заключается в определении строения металла путем просмотра его излома или специально подготовленной поверхности невооруженным глазом или через лупу при небольших увеличениях — до 30 раз. Это позволяет наблюдать одновременно большую поверхность и получить представление об общем строении металла и о наличии в нем определенных дефектов.

В отличие от микроскопического исследования макроскопический анализ не определяет подробностей строения и часто является предварительным, но не окончательным видом исследования. Характеризуя многие особенности строения, макроанализ позволяет выбрать те участки, которые требуют дальнейшего микроскопического исследования. С помощью макроанализа можно определить:

1. Нарушение сплошности металла: усадочную рыхлость, газовые пузыри и раковины, пустоты, образовавшиеся в литом металле, трещины, возникшие при горячей механической или термической обработке, флокены, дефекты сварки (в виде непровара, газовых пузырей, пустот);

2. Дендритное строение  и зону транскристаллизации в литом металле;

3. Химическую неоднородность  сплава (ликвацию);

4. Неоднородность  строения сплава, вызванную обработкой  давлением: полосчатость, а также линии скольжения (сдвигов) в наклепанном металле;

5. Неоднородность, созданную  термической или химико-термической  обработкой.

Поверхность, подлежащую макроанализу, изучают непосредственно (по виду излома) или шлифуют и подвергают травлению специально подготовленными реактивами. На шлифованной поверхности не должно быть загрязнений, следов масла и т. п., поэтому ее перед травлением протирают ватой, смоченной в спирте. Подготовленный образец называют макрошлифом.

Способы макроанализа различны в зависимоcти от состава сплава и задач, поставленных в исследовании.

1. Для выявления дефектов, нарушающих сплошность металла, флокенов, строения литой стали, волокон катаной стали применяют реактивы как глубокого, так и поверхностного травления

Для поверхностного травления чаще всего применяют реактив Гейна, содержащий (на 1000 мл воды) 53 г хлористого аммония NH₄Cl и 85 г хлористой меди CuCl₂.

Этот реактив более  отчетливо выявляет характер ликвации и полосчатость деформированной стали, но менее резко выявляет структуру литого металла и трещины, особенно вызванные флокенами.

2. Определение химической неоднородности. С помощью макроанализа, в отличие от химического анализа, нельзя определить количественное содержание примесей, но можно установить неоднородность распределения их в металле. Для этой цели макрошлиф следует вырезать из катанной или кованной стали в продольном направлении. Распределение серы определяют способом Баумана.

Если в стали  и чугуне содержится повышенное количество фосфора, то он в отдельных участках, вследствие значительной ликвации, может также участвовать в реакции с бромистым серебром, образуя фосфиды серебра темного цвета.

3. Определение неоднородности строения, созданной обработкой давлением (полосчатость). Направление волокон, созданное обработкой давлением, хорошо выявляется реактивом состава: 85 г CuCl₂ и 53 г NH₄Cl (на 1000 мл воды), т. к. волокна металла и особенно их пограничные участки, отличающиеся по структуре и содержанию примесей, обладают неодинаковой травимостью.

4. Определение неоднородности в структуре, созданной термической и химико-термической обработкой.

А. Определение толщины закаленного слоя. Для этой цели закаленный образец ломают. Слой, получивший закалку, отличается по виду излома (более мелкозернистый, а при закалке без перегрева — фарфоровидный излом). Более точно толщину закаленного слоя определяют после шлифования образца по излому (перпендикулярно оси) и травления в течение 3 мин в        50%-ном растворе соляной кислоты при 80 °С. Закаленный слой получает более темную окраску.

Б. Определение толщины цементованного слоя. Образец после цементации и закалки, как и в предыдущем случае, ломают. Наружный цементованный и закалившийся слой имеет более мелкое зерно и при выполнении цементации и закалки без перегрева отличается матовым фарфоровидным (шелковистым) изломом. По толщине этого слоя судят о глубине цементации. 
 
 
 

Микроскопический  анализ

Микроскопический  анализ металлов заключается в исследовании их структуры с помощью оптического  микроскопа (использующего обычное  белое или ультрафиолетовое излучение) и электронного микроскопа.

При использовании  оптического микроскопа структуру  металла можно изучать при  общем увеличении от нескольких десятков до 2 000–3 000 раз. Микроанализ позволяет характеризовать размеры и расположение различных фаз, присутствующих в сплавах, если размеры частиц этих фаз не менее 0,2 мкм. Многие фазы в металлических сплавах имеют размеры 10^–4–10^–2 см и поэтому могут быть различимы в микроскопе.

Пользуясь методами микроанализа, можно также оценить  свойства ряда многофазных сплавов  и, в частности, чугуна, для которого имеются специальные шкалы, классифицирующие по форме и количеству графит и  фосфидную эвтектику.

С помощью микроанализа можно определить структуру сплава не только в равновесном, но и в  неравновесном состоянии, что в  ряде случаев позволяет установить предшествующую обработку сплава.

Приготовление микрошлифов 

В оптическом микроскопе рассматриваются микрошлифы — специальные  образцы металла, имеющие шлифованную  и полированную гладкую поверхность, отражающую световые лучи.

Вырезка образца из исследуемого металла. Детали или образцы небольших размеров и веса после подготовки поверхности можно непосредственно установить на столике микроскопа

Структуру сплавов, прошедших термическую обработку, проверяют как в поверхностных, так и в более глубоких слоях  детали, в соответствии с чем и изготовляют образцы для микроанализа. При оценке свойств сплавов, находящихся в неравновесном состоянии, необходимо, наряду с микроанализом, использовать и другие методы исследования и, прежде всего, измерение твердости.

При исследовании причин разрушения различных деталей в  процессе эксплуатации образцы для  анализа вырезают вблизи места разрушения и в отдалении от него, чтобы  можно было определить наличие каких-либо отклонений в строении металла. Кроме  того, изучают структуру в продольном и поперечном направлениях.

Получение плоской поверхности  образца. Поверхность образца, по которой будет проводиться металлографическое исследование, подвергают специальной обработке. В первую очередь получают приблизительно плоскую поверхность.

Заливку производят следующим образом: на металлическую  или керамическую пластинку устанавливают  круглую или квадратную оправку (из стали или латуни) и внутрь оправки помещают образец таким  образом, чтобы подготавливаемая поверхность  опиралась на пластинку. Затем жидкую легкоплавкую массу заливают в оправку  с достаточно плотным заполнением  ее.

В последнее время  в лабораторной практике начали применять  более удобную, чем заливка, запрессовку  образцов в пластмассу.

Шлифование  плоскости образца. После получения приблизительно плоской поверхности образец шлифуют наждачной бумагой, помещенной для этого на плоском основании (обычно на стекле), или закрепленной с помощью зажимных колец, или наклеенной на вращающийся круг.

Шлифование производят последовательно наждачной бумагой  различного сорта, сначала с более  крупным зерном абразива, а затем  с более мелким. Полированием удаляют  оставшиеся после шлифования мелкие риски. Применяют механический, химико-механический и электрохимический способы полирования.

Изучение  микроструктуры

Изучение микроструктуры начинают с рассмотрения шлифа в  нетравленном виде, т. е. после полирования и промывки. В этом случае в поле зрения микроскопа можно заметить отдельные, обычно небольшие, темные участки. Они могут представлять: а) неметаллические включения; б) мелкие поры; в) структурные составляющие, характерные для некоторых сплавов (например, графит в сером чугуне).

Количество и характер распределения неметаллических  включений определяются сравнением вида наблюдаемой поверхности микрошлифа (обычно при увеличении в 100 раз) со специально разработанными шкалами включений.

После просмотра  шлиф подвергают травлению.

Зерна чистых металлов или твердых растворов имеют  неодинаковую кристаллографическую ориентировку. Поэтому на приготовленную плоскость  микрошлифа приходятся зерна, срезанные  по разным кристаллографическим направлениям и имеющие в этих направлениях неодинаковые свойства. Если микрошлиф  подвергнуть действию химически  активной среды (растворов кислот, солей, щелочей и т. д.), то степень травимости отдельных зерен окажется различной. Световой поток, направленный через объектив на микрошлиф, отражается различно от разных зерен; на участках стыков зерен возникает значительное рассеяние, и отраженные лучи не попадают в поле зрения, поэтому по границам зерен возникают темные линии, которые и воспроизводят картину действительных стыков между зернами. Этот эффект в значительной степени возрастает также и потому, что по границам зерен сосредоточиваются многие примеси, имеющиеся в металле или сплаве; травимость по границам зерен вследствие образования гальванических пар увеличивается, и темные линии, указывающие на границы зерен, выступают весьма отчетливо.