Оценка эвтектического и аустенитного зерна чугуна

Выявление эвтектического и аустенитного зерна производится посредством специального травления или термообработки шлифа, что вследствие включений на границах зерен дает возможность отделить одно зерно от другого. Для оценки величины эвтектического зерна пользуются таким же шлифом, как и при оценке структурных составляющих. Так как величина зерна зависит от скорости охлаждения, то шлифы для исследования влияния какого-либо фактора следует брать из одного и того же места отливки; при этом свойства формы и температура металла также должны быть постоянными. В качестве реактивов для выявления эвтектического зерна в сером чугуне (в высокопрочном оно определяется количеством включений шаровидного графита) рекомендуются: 4-процентный спиртовой раствор пикриновой кислоты с травлением в течение 1—5 мин для чугуна с ферритной структурой и междендритным графитом; реактив Стеда (хлористая медь 10 Г, хлористый магний 40 Г, соляная кислота 20 см3, этиловый спирт до 1000 см3) в течение времени до 1 ч или электротравление в течение более короткого времени для большинства чугунов и особенно при невысоком фосфоре и перлитной структуре (рис. 48); 10-процентный водяной раствор персульфата аммония в течение нескольких минут для чугунов с высоким содержанием (—0,2%) фосфора; 4-процентный раствор азотной кислоты. Если в последнем случае, как показано было в совместной работе автора с Е. И. Литвиновой, образец предварительно выдержать в течение нескольких часов при 670—700°С, то происходит распад карбидов и выделение графита по границам дендритов, что дает возможность одновременно выявлять и первичное аустенитное зерно. Зерно первичного аустенита можно выявить также по включениям MnS, располагающимся по главным осям деидритов, для чего можно использовать травление по Бауману. Хорошие результаты в этом отношении дает также травление в смеси борной и серной кислот с многократным полированием. Возможно также определение зерна по расположению графита.

Рассмотрение шлифов производится при малых увеличениях (обычно до х50). Оценка величины зерна может быть сделана разными способами. Наиболее простой из них — использование соответствующей шкалы и оценка величины зерна по какой-то 8- или 14-балльной системе. Этот метод является грубо приближенным и но существу полуколичественным. Значительно точнее оценка путем определения среднего сечения зерна, наиболее же полно описание структуры при помощи рядов или гистограмм распределения зерен по размерам. Однако вполне достаточно в большинстве случаев ограничиться подсчетом общего количества зерен на единицу площади, на нескольких произвольных нолях зрения так, чтобы общее количество зерен было порядка около 200. При этом следует учесть, что па границах поля зрения располагаются только части зерен. Учет этого обстоятельства С.А. Салтыков рекомендует делать посредством формул:

а) для поля зрения в виде круга

где N — число зерен в поле зрения;

Nц — число целых зерен;

Nпep — число пересеченных зерен на границах поля зрения;

D — диаметр зерна;

Dп.э — диаметр поля зрения;

б) для поля зрения в виде квадрата или прямоугольника

Зная среднее число зерен на единицу площади, можно легко определить и среднюю площадь зерна

Кроме того, С.А. Салтыковым предложен метод условных точек, основанный на том, что в полиэдрической структуре число зерен, сходящихся в стыке, всегда равно трем. Определив число таких узловых точек m, находят легко число зерен N

Однако этим методом можно успешно пользоваться только при ясных и четких границах, например при низком содержании фосфора в чугуне. Иногда количество зерен определяется не на единицу площади, а на единицу длины, что несколько проще, но и менее показательно. При этом методе оценки зерна рекомендуется, например, пользоваться квадратной сеткой с четырьмя линиями в каждом направлении. Подсчитав общее количество зерен, пересеченных всеми 8 линиями, определяют число их, приходящееся на единицу длины.

Так как плоскость шлифа пересекает зерна на разном расстоянии от центра, то перевод плоскостного распределения на объемное весьма сложен и трудоемок даже при строго шаровой форме зерен. Упрощая вопрос и принимая средний диаметр зерна в объеме равным среднему диаметру его на плоскости (Dср), можно определить число зерен в единице объема (Nw) по уточненной С.А. Салтыковым формуле Л.И. Миркина

Этот способ допускает ошибки в пределах 10%. Такие же результаты дают формулы С.А. Салтыкова для сферических, кубоэдрических и кубических зерен в зависимости от их числа на плоскости (N)