Металлографический анализ неисправных деталей

Металлографический анализ применяется при иссле­довании качества материала неисправных деталей, а также при определении причин отказов авиационной тех­ники, например при изучении характера разрушения де­талей. . . •

Металлографический анализ подразделяется на мак­роскопический и микроскопический. При макроскопиче­ском анализе детали рассматриваются невооруженным глазом или при помощи оптики с увеличением до 20 раз. Микроскопический анализ внутреннего строения металла производят при помощи микроскопов с увели­чением до 2000 раз.

Макроскопическим анализом можно вы­явить:

—• металлургические пороки (поры, раковины, фло — кены, волосовины, закаты и др.);

— направление волокон и качество ковки материала деталей из деформируемых сплавов;

— дефекты в сварных и паяных соединениях (непро­вар, непропац, пористость, несплавление присадочного материала с основным материалом детали);

— величину зерна и наличие разнозернистости;

— наличие, расположение и глубину слоя металла, упрочненного химико-термической обработкой (цемента­цией, азотированием, нитрированием).

Повышенное количество внутренних пороков против допустимого по техническим условиям, несоответствие направленности волокон в материале детали полю рабо­чих напряжений и плохое качество сварки снижают прочность и могут быть причиной отказа детали.

Микроскопическим анализом можно вы­явить:

— загрязненность металла (сплава) неметаллически­ми включениями (сульфидами и оксидами);

— микроструктуру металла (сплава) и расположе­ние структурных составляющих— фазовый и структур­ный составы сплава;

— глубину слоя и микроструктуру химически и тер­мически обработанных деталей (азотированных, цемен­тированных и цианированных);

— микроструктуру сварных и паяных швов;

— глубину слоя обезуглероживания;

— микропороки, нарушающие сплошность металла (микротрещины, микропоры и т. п.);

— характер и глубину коррозионных поражений;

— толщину поверхностных металлических покрытий;

— величину зерна материала детали.

Знание микроструктуры позволяет определить каче­ство термообработки, объяснить причину различия или неудовлетворительности механических свойств, выявить внутренние пороки в материале детали, установить ха­рактер разрушения некоторых деталей и т. д.

Для проведения металлографического анализа изго — . товляются специальные шлифы. Место вырезки, формы и размеры образцов, предназначенных для металлогра­фического анализа, определяются, исходя из поставлен­ной задачи исследования, формы детали и характера возможных дефектов.

Образцы вырезаются в холодном состоянии при обильном охлаждении без деформации слоев, прилегаю­щих к плоскости шлифа. После вырезки образцов их подготавливают к исследованию согласно принятым пра­вилам. Подготовленные шлифы травятся в специальных реактивах для проявления направления волокон или кристаллической структуры металла. Полностью подго­товленные шлифы подвергаются исследованию.

На рис. 5.30, 5.31 и 5.32 приведены примеры выявле­ния нормальной и дефектной макроструктуры деталей

Рис. 5.30. Правильное на-
правление волокон материа-
ла детали (вдоль направле-
ния действующих сил)

авиационной техники, а на рис. 5.33 и 5.34—примеры не­качественной сварки.

Металлографическим анализом иногда удается опре­делить характер разрушения детали. Для примера рас-

смотрим лопатку газовой турбины. На рис. 5.35 и 5.3G показаны микроструктуры лопатки вблизи поверхности излома. Разрушение лопатки произошло в результате развития трещины усталости. На участке, где поверх — •

5.35. Микроструктура зоне усталостного

материала лопатки в разрушения

ность излома лопатки имела усталостный характер, раз­рушение шло по телу зерен (рис. 5.35). На участке окон­чательного разрушения лопатки (обрыв пера лопатки) разрушение шло по границам зерен (рис. 5.36).