-МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

1. Приготовление шлифов для металлографического анализа

Подготовка образцов. Из сварных соединений фрезой вырезают темплеты шириной 10—25 мм для исследований макро- и микроструктуры и измерения твердости. Длина темплетов определяется размерами шва, ЗТВ и участка основного металла на расстоянии не менее 10 мм от ^ТВ, а высота соответствует толщине свариваемых полуфабрикатов. Обычно для измерения твердости и исследований макроструктуры длину образца выбирают с таким расчетом, чтобы он полностью включал шов, зону разупрочнения и основной металл. Образцы для измерения твердости подвергают двухсторонней торцовке, а для изучения структуры контролируемые поверхности в основном торцуют, строгают с последующей обработкой радиальным напильником.Темпе-ратура, при которой ведется механическая обработка, не должна превышать 50 °С во избежание эффектов старения, возврата для термически упрочняемых и снятия нагартовки на упрочненных при деформации сплавах. Для исследования тонкой структуры температуру охлаждающей среды при механической обработке иногда снижают до точки кипения жидкого азота (—194 °С). Для повышения качества подготовки и уменьшения уровня наклепа изучаемую поверхность последовательно подвергают обработке на абразивной бумаге зернистостью 220—140 . Для предотвращения образования царапин, выкрашивания абразивных частиц и их внедрения в исследуемый материал на поверхность наждачной бумаги, закрепленной на вращающемся круге, предварительно наносят тонкий слой твердого парафина. Окончательная доводка поверхности образцов для измерения твердости и исследования макроструктуры осуществляется на бумаге М40. Следует иметь в" виду, что на поверхности макрошлифов, особенно из мягких материалов (АДО, АМц), после такой обработки остаются видимые риски, которые могут быть удалены при последующей механической полировке и химической обработке. По сути, такой химической обработке подвергаются шлифы при травлении с целью выявления макпоструктуры.

Подготовка микрошлифов. Для исследования микроструктуры применяют образцы меньшего размера, чем макрошлифы. В случае крупногабаритных соединений делают обычно не один, а несколько шлифов. Эти образцы предварительно обрабатываются в той же последовательности, что макрошлифы. Чтобы повысить класс обработки, устранить риски и наклепанный слой, оставшиеся после предыдущего шлифования, удаляют слой металла толщиной 0,1 мм путем шлифовки на кругах с абразивной бумагой М14, М28 с нанесенным слоем парафина.

Во избежание «завала» краев особенно на тонком металле (до 3— 4 мм) образцы предварительно помещаются в струбцины или цилиндрические обоймы. Для этой цели лучше использовать материал, близкий по твердости к исследуемому. В качестве материала, фиксирующего положение образца в обойме, применяется пластмасса «Акрел», «Протакрил-М», сера или сплав Вуда. Применение эпоксидных смол в этом случае нежелательно из-за токсичности при последующей обработке. Образец устанавливается на горизонтальной плоскости так, чтобы исследуемая поверхность и края обоймы находились на одном уровне, а с обратной стороны сам образец или подведенный к нему контактный провод выступал в случае последующего применения электрохимической обработки. Подготовленный таким образом образец подвергается шлифовке и полировке.

При переходе от одного номера бумаги к другому необходимо тщательно удалять абразивную пыль, грязь, промывать, высушивать и менять положение образца на 90°. Окончательная стадия механической подготовки заключается в полировке на сукне или фетре, смоченном водной суспензией (10—20 г абразива на 1 л воды) Сг203 после отстоя крупных фракций.

Частота вращения кругов при обработке алюминиевых шлифов несколько ниже, чем при обработке стали, и составляет 150— 600 мин-1. Во избежание перегрева алюминиевые шлифы периодически охлаждают проточной водой. Качество подготовки шлифов контролируется визуально или под микроскопом. Поверхность шлифа должна быть зеркальной без грубых рисок. При подготовке образцов из высоколегированных сплавов необходимо часто менять положение шлифа по отношению к направлению движения круга во избежание образования «хвостов» по месту расположения интерметаллидных включений. В случае изготовления шлифов из разноименных материалов и особенно разнородных следует операцию полировки заканчивать за возможно короткое время, чтобы не создавалась ступенька на границе контакта металлов.

На этом же оборудовании можно обрабатывать шлифы с помощью алмазных паст, которые предварительно наносят на бумагу, сукно или бархат. Размер частиц изменяется соответственно от 40 до 4 мкм. Применение алмазных паст особенно эффективно при изготовлении шлифов из разнородных металлов, например алюминий — сталь, композитов на основе алюминия. Возможные искажения структуры в приповерхностном слое впоследствии удаляются при электролитическом химическом- полировании или химическом травлении. Следует отметить, что электролитическая полировка алюминиевых шлифов обеспечивает снятие деформированного слоя, более полное удаление оставшихся рисок и выявляет структуру большинства алюминиевых сплавов без последующего химического травления.

Измерение твердости. Прежде всего поверхность образца подвергают слабому травлению в 10 %-ном водном растворе NaOH при комнатной температуре в течение нескольких минут до выявления контура шва, промывают водой и высушивают. Перпендикулярно к оси шва мягким, карандашом наносится линия и предполагаемые точки