ГОСТ 22838-77

ГОСТ 22838-77 Сплави жароміцні. Методи контролю та оцінки макроструктури (зі Зміною N 1)

ГОСТ 22838-77

Група В09

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ СПІЛКИ РСР

Сплави жароміцні

Методи контролю та оцінки макроструктури

Чоловіки-резистантали.
Методи testing and estimation of macrostructures

ОКСТУ 0909*
_______________
* Введено додатково. Змін. N1.

Строк дії з 01.01.1979
до 01.01.1984*
______________________________
* Обмеження терміну дії знято
за протоколом N 7-95 Міждержавної Ради
зі стандартизації, метрології та сертифікації.
(ІВД N 11, 1995 рік). - Примітка "КОДЕКС".

РОЗРОБЛЕНО Науково-дослідним інститутом металургії (НДІМ)

Директор А. Н. .Морозов

Керівник та відповідальний виконавець З.М.Калініна

ВНЕСЕН Міністерством чорної металургії СРСР

Зам. міністра А.Ф.Борисов

ПІДГОТОВЛЕНО ДО ЗАТВЕРДЖЕННЯ Всесоюзним науково-дослідним інститутом стандартизації (ВНДІВ)

Директор А. В. . Глічов

ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Постановою Державного комітету стандартів Ради Міністрів СРСР від 5 грудня 1977 р. N 2805

ВНЕСЕН Зміна N 1, затверджена Постановою Державного комітету СРСР за стандартами від 21.04.87 N 1341, введена в дію з 01.08.87 та опублікована в ІВС N 8 1987 рік

Зміна N 1 внесена юридичним бюро «Кодекс» за текстом ІКС N 8 1987 рік


Даний стандарт поширюється на прокат із жароміцних сплавів на нікелевій та залізо-нікелевій основі у вигляді прутків та заготовок товщиною або діаметром від 20 до 220 мм, отриманих методом гарячого деформування, та встановлює методи контролю та оцінки макроструктури.

Допускається застосовувати методи контролю та оцінки прокату інших сплавів та розмірів.

1. МЕТОДИ ВІДБОРУ ПРОБ

1.1. Проби відбирають:

при виплавці сплавів способом відкритої та плазмово-дугової виплавки та розливання зверху - від прутків першого та останнього зливка;

при розливанні сифоном - від прутків зливка першого та останнього сифона;

при вакуумно-індукційній виплавці - від прутків з підприбуткової частини зливка;

при вакуумно-дуговому, електронно-променевому, плазмовому, а також при подвійному переплаві — від прутків відповідної верхньої та нижньої частини зливка.

За відсутності маркування, що вказує місце розташування зливка по розливу (перший, останній) або дроту по висоті зливка (верх, середина, низ), пробу відбирають від будь-якого дроту.

При постачанні прутків з обточеною або шліфованою поверхнею проби відбирають після обточування або шліфування.

1.2. Кількість проб та місце вирізки встановлюється стандартами та іншою нормативно-технічною документацією на сплави, затвердженою в установленому порядку.

1.3. Для контролю макроструктури із проб вирізують зразки:

від прутків діаметром або товщиною 20-140 мм - у повному поперечному перерізі поперек волокна;

від прутків діаметром або товщиною 20-60 мм - допускається вирізати зразки вздовж волокна;

від прутків діаметром або товщиною понад 140 мм - упоперек волокна; проби попередньо перековують на квадрат 90-100 мм, якщо інший переріз не обумовлюється нормативно-технічної документації.

1.4. Зразки повинні бути вирізані з таким розрахунком, щоб контрольований переріз знаходився на відстані, що виключає вплив умов обробки: нагрівання від розрізання, зминання преса або пили, від розрубки на молотах і т.д.

1.5. При контролі макроструктури на поперечних зразках їх вирізають перпендикулярно напрямку прокатки (ковки) через весь переріз прутка (проби). Висота зразка має бути 15-30 мм.

1.6. Поздовжні зразки вирізають паралельно напрямку прокатки із збереженням осьової зони. Довжина зразків 50-70 мм.

1.7. Зразки для випробування на злам виготовляють шляхом нанесення надрізу осьової лінії через весь поперечний переріз. Глибина і форма надрізу повинні забезпечувати прямолінійний злам, без зминання та достатню висоту зламу: не менше 10 мм для прутків діаметром або товщиною 140 мм і більше, не менше 6 мм для прутків діаметром або товщиною понад 60 до 140 мм і не менше 4-5 мм для прутків діаметром або товщиною 20-60 мм.

2. ОБЛАДНАННЯ І РЕАКТИВИ

2.1. Для травлення зразків слід застосовувати ванни (судини), виготовлені з матеріалів, що не вступають в реакцію з травильним розчином, що застосовується.

3. ПІДГОТОВКА ДО КОНТРОЛЮ

3.1. Зразки піддають термічній обробці у разі оцінки макроструктури за шкалами 3, 4, 5, 6 та за кресленнями 4, 5.

Режим термічної обробки повинен відповідати нормативно-технічній документації на постачання прутків та заготовок.

Дозволяється застосовувати захисну атмосферу.

3.2. Поверхню зразків перед травленням слід піддавати холодній механічній обробці: торцювання, стругання, фрезерування, шліфування.

Шліфування зразків слід проводити за режимами, що виключають утворення тріщин шліфувальних, використовуючи пом'якшувальну термічну обробку для сплавів з високою твердістю.

При розбіжностях щодо оцінки макроструктури металопродукції шорсткість поверхні зразків має бути не більше 10 мкм за ГОСТ 2789-73 .

3.3. Реактиви та режими травлення, що рекомендуються, вказані в рекомендованому додатку 1. Дозволяється застосовувати інші реактиви за умови отримання ідентичних результатів травлення. Реактиви, що застосовуються, повинні бути чистими, без зважених частинок і піни.

3.4. Перед травленням зразки повинні бути очищені від бруду та знежирені. Зразки в травильних ваннах не повинні стикатися з контрольованими площинами один з одним і зі стінками ванни (судин).

Перед гарячим травленням зразки слід підігрівати до розчину.

При повторному використанні травильного розчину концентрацію кислот відновлюють до густини, встановленої під час приготування свіжого розчину.

3.5. Травлення має проводитися до отримання чітко виявленої макроструктури, що дозволяє оцінювати її при порівнянні зі шкалами та кресленнями. При сильному розтравленні сплаву (потемніння поверхні, появи хибної пористості по всьому перерізу, шорсткості поверхні) травлення повторюють на тих же зразках після зняття поверхневого шару на глибину не менше 2 мм.

4. ПРОВЕДЕННЯ КОНТРОЛЮ

4.1. Оцінку макроструктури протруєних зразків та зламів виробляють візуально. Для уточнення класифікації дефектів допускається застосовувати дво-, чотириразове збільшення.

4.2. Визначення виду та ступеня розвитку дефектів макроструктури роблять порівнянням свіжопротруєних зразків зі шкалами та кресленнями.

За шкалами оцінюють такі види макроструктур та дефектів:

центральну пористість - шкала N 1 і 1а ГОСТ 10243-75 ;

лікваційний квадрат - шкала N 5 і 5а ГОСТ 10243-75 ;

подсадочну ліквацію - шкала N 6 і 6а ГОСТ 10243-75 ;

підкіркові бульбашки - шкала N 7 ГОСТ 10243-75 ;

міжкристалітні тріщини - шкала N 8 і 8а ГОСТ 10243-75 ;

світлу смужку (контур) - шкала N 10а ГОСТ 10243-75 ;

точково-плямисту неоднорідність - шкала N 1 додатка 2;

структуру шаруватого зламу в сплаві марки ЕІ437БУ-ВД - шкала N 2 додатка 2;

загальну полосчасту неоднорідність - шкала N 3 додатка 2;

різнозернисту макроструктуру в поздовжньому напрямку між крайовою та осьовою зоною - шкала N 4 додатка 2;

різнозернисту макроструктуру з полосчастою неоднорідністю - шкала N 5 додатка 2;

величину макрозерна - шкала N 6 додатка 2.

По біса. 1-14 оцінюють дефекти, зазначені в додатку 3, що рекомендується.

Опис макроструктури та дефектів, ілюстрованих шкалами та кресленнями, наведено у рекомендованому додатку 3 цього стандарту та у додатках 2 та 3 до ГОСТ 10243–75 .

4.3. Величину дефектів допускається оцінювати цілим балом і половиною (0,5; 1,5 тощо ). Баллом 0,5 оцінюють структуру зразків, що мають дефекти зі ступенем розвитку у півтора-два рази менше, ніж на перших балах, відповідних шкал.

За відсутності дефектів проставляють бал 0; при грубому розвитку дефекту вказується максимальний бал шкали зі словом більше (наприклад, більше 5). При одночасному присутності кількох дефектів оцінку та класифікацію кожного дефекту роблять окремо.

4.4. При розбіжностях щодо оцінки якості сплаву оцінку макроструктури зразків проводять за фотографіями, які мають бути виконані в натуральну величину або із зазначенням масштабу.

ДОДАТОК 1 (рекомендований)

ДОДАТОК 1
Рекомендоване

Примітки:

1. Після травлення зразки ретельно промивають у проточній воді та сушать.

2. Зразки, призначені для зберігання, добре просушують та покривають безбарвним лаком.

Додаток 2 (обов'язковий)

Додаток 2
Обов'язкове

Шкала N 1 Точково-плямиста неоднорідність у макроструктурі сплавів після рафінуючих переплавів. Прутки розміром 60-220 мм та перековані проби.

А (у вигляді крапок-плям) Б (у вигляді дужок, коротких смужок)

Шкала N 2 Структура шаруватого зламу прутків розміром 200-220 мм зі сплаву марки ЕІ437БУ-ВД

Структура шаруватого зламу прутків розміром 200-220 мм
зі сплаву марки ЕІ437БУ-ВД

Шкала N 3 Загальна смугаста неоднорідність у макроструктурі прутків розміром 20-60 мм

Шкала N 4 Різнозерниста макроструктура в прутках розміром 20-60 мм

Глибина зони із великим зерном у відсотках від перерізу: для бала 1 до 10−15; для бала 2 до 17-21;
для бала 3 до 23-27; для бала 4 понад 30

Примітки:

1. Другі цифри відносяться до дрібнішого зерна у зоні.

2. При односторонній разнозернистости оцінка проводиться у більш глибокої зоні.

Шкала N 5 Різнозерниста макроструктура із загальною смугастою неоднорідністю в прутках розміром 20-60 мм

Шкала N 6 Розмір зерна в макроструктурі

Бал 3,5*

_____________
* Введено додатково. Змін. N1.

Точково-плямиста неоднорідність у жароміцних сплавах відкритої
та вакуумно-індукційної виплавки.

Чорт.1 Прутки розміром 60-220 мм та перековані проби

Чорт.1

Черт.2 Шарувато-волокниста структура зламів прутків розміром 200-220 мм зі сплавів марок ЕІ698-ВД, ЕП199-ВД

Чорт.2

Черт.3 Загальна смугаста неоднорідність у зламі прутків розміром 20-60 мм

Чорт.3

Рис.4 Різнозерниста макроструктура, різнозернистий злам

а - прутки розміром 20-60 мм; б - прутки для гарячої механічної обробки;
в - ковані проби

Чорт.4

Чорт.5 Різнозерниста структура зламу поковки

Чорт.5

Чорт.6 Розшарування

Чорт.6

Черт.7 Частинки корони

(литий стан)
Чорт.7

Черт.8 Залишки підпалу від різання

Чорт.8

Черт.9 Залишки лігатур та інших присадок у зламі

Чорт.9

Черт.10 Тріщини при осадженні заготовок у торець

Чорт.10

Черт.11 Ковочні тріщини в поздовжньому зразку

Чорт.11

Черт.12 Тріщини від рубання

Тріщини від рубки (різання)

Чорт.12

Черт.13 Шліфувально-травильні тріщини

Чорт.13

Черт.14 Тріщини зсуву

Чорт.14

ДОДАТОК 3 (рекомендований). Опис макроструктури та дефектів

ДОДАТОК 3
Рекомендоване

1. Точково-плямиста неоднорідність у жароміцних сплавах характеризується різним розміром, формою та розташуванням лікваційних об'ємів, метал у яких відрізняється від основного підвищеним вмістом ліквуючих елементів або виділилися при кристалізації стійких та надлишкових фаз. Ступінь розвитку неоднорідності обумовлюється хімічним складом сплаву, параметрами виливниць та кристалізаторів, швидкістю охолодження металу та ін. Розрізняють два види неоднорідності:

а) точково-плямиста неоднорідність у сплавах відкритої та вакуумно-індукційної виплавки характеризується симетричним розташуванням великої кількості точок, дрібних плям на поперечному темплеті. Оцінюючи макроструктури до уваги не береться (чорт. 1 додатка 2);

б) точково-плямиста неоднорідність у сплавах після рафінуючих переплавів характеризується округлою або скобоподібною (завихреною) формою лікваційних обсягів, розташованих зазвичай несиметрично. Неоднорідність у вигляді округлих точок характерна для сплавів з широкою двофазною зоною і має місце при переплаві з глибокою ванною рідкого металу (шкала N 1, ). Неоднорідність у вигляді дужок, завихрених смужок утворюється при високій швидкості обертання металу в кристалізаторі (шкала N 1, ).

2. Шаруватий злам. Для сплаву марки ЕІ437БУ-ВД (шкала N 2 додатка 2) характерний чергуванням звичайної зернистої структури з більш дрібнозернистими світлими смугами. Структура світлих смуг обумовлена виділенням та коагуляцією карбідів хрому по межах крихкого зерна внаслідок порушення технології нагрівання та деформації металу. Бал у шкалі зростає зі збільшенням яскравості, довжини та кількості світлих смуг, а також площі зламу з неоднорідною структурою: балами 1, 2 оцінюють неоднорідність, розташовану в крайових зонах: балом 3 - неоднорідність на глибину до ½ радіусу (сторони квадрата); балом 4 - неоднорідність по всьому перерізу дроту. Для сплавів інших марок структура зламу може бути іншою і за шкалою 2 оцінці не підлягає.

3. Шарово-волокнистий злам. Для сплавів марок ЭИ698-ВД, ЭП199-ВД характерний чергуванням смуг шаруватої і в'язко-волокнистої структури з усього перерізу прутка (чорт. 2 додаток 2). Шарувато-волокниста структура зламу обумовлена підвищеною мікроструктурною неоднорідністю високолегованих сплавів, особливо в прутках розміром 200-220 мм, отриманих після невеликого ступеня деформації литої структури.

4. Загальна смугаста неоднорідність (лікваційна смужкість). У поздовжніх зразках, відібраних від прутків розміром 20-60 мм - у вигляді темних смужок, зумовлених підвищеною травністю металу в лікваційних обсягах. Бал у шкалі N 3 додатка 2 зростає зі збільшенням кількості вузьких уривчастих смуг або зі збільшенням довжини та ширини однієї лікваційної смуги.

При встановленні норми по смугастої неоднорідності рекомендується зразки додатково випробувати на злам уздовж волокна. При ступеня розвитку смугаста неоднорідність, що відповідає рис. 3 б додатка 2 (типу розшарування) вважається неприпустимим.

5. Різнозерниста макроструктура в поздовжніх зразках, відібраних від прутків розміром 20-60 мм, характеризується розташуванням смуг з великим зерном по краях або по всьому перерізу прутка.

Крупнозернистість у крайових зонах обумовлюється режимами нагріву та умовами деформації, з наклепом при випрямленні кривих прутків тощо. буд .

Крупнозернистість у вигляді окремих смуг по перерізу прутка обумовлена наявністю зон позаосьової неоднорідності.

Залежно від призначення сплавів, зазначених у нормативно-технічній документації на металопродукцію, оцінка макроструктури поздовжніх зразків може проводитись:

при призначенні в холодну механічну обробку - за шкалами N 4 і 5 додатка 2;

при призначенні в гарячу механічну обробку - за шкалою N 5. У шкалі N 4 бал зростає зі збільшенням ширини крайової зони з великим зерном, зі збільшенням розміру зерна і збільшенням різниці між розміром зерен в осьовий і крайових зонах. У шкалі N 5 бал зростає зі збільшенням кількості смуг, їх ширини та величини зерна у смугах.

6. Різнозерниста макроструктура в поперечних зразках, відібраних від прутків розміром більше 60 мм, і в кованих пробах - у вигляді рівномірно розподілених окремих великих зерен, що обумовлено недостатньою витримкою зразків при загартуванні (рис. 4, а додаток 2), або у вигляді окремих ділянок з великим зерном, які довільно розташовані по перерізу прутків (чорт. 4, б, 4, в), обумовлених режимом останньої деформації.

Якщо сплав призначається в гарячу механічну обробку, наведені форми різнозернистості при оцінці макроструктури до уваги не беруть.

7. Різнозерниста макроструктура та структура зламів готових поковок - у вигляді одиночних блискучих великих зерен або окремих ділянок з великим зерном на тлі дрібнозернистої структури (чорт. 5 додаток 2). Допустимість різнозернистої макроструктури в готових поковках (виробах) встановлюють за результатами всебічних випробувань: ультразвукового контролю, рівня механічних властивостей тощо.

8. Розмір зерна в макроструктурі — рівномірний розподіл зерен однакової величини (шкала N 6 додаток 2). Балом 1 оцінюється сплав із дрібнозернистою структурою. Розмір зерен у кожному наступному балі шкали порівняно з попереднім збільшується приблизно вдвічі.

Шкалу рекомендується використовувати для додаткової характеристики металу при визначенні механічних властивостей та жароміцності, у тому числі за кованими пробами.

9. Розшарування в зламі представлено у вигляді одиночних, широких або кількох вузьких смуг з притертою і дрібнозернистішою структурою поверхні, ніж основна структура зламу сплаву. На поздовжньому макротемплеті (чорт. 6 а та 6 б додатка 2) виявляється порушення суцільності металу. Розшарування у зламі є бракувальний дефект.

10. Частинки корони представлені у вигляді дрібних, одиночних ділянок неоднорідності, темного відтінку у формі равлика, петлі, спіралі, коми, смужки (форма виявляється при збільшенні). На мікрошліфі виявляється у вигляді скупчень дрібних нітридів і оксидів легуючих та супутніх елементів (рис. 7 додатка 2).

11. Залишки підпалу від різання представлені у вигляді одиночних плям невеликих розмірів, округлої форми, довільного розташування, підвищеної травимості. Сплав у плямі має майже литу, сильно перегріту мікроструктуру (рис. 8 додаток 2). Дефект утворюється при різанні сплавів на анодно-механічних пилах або інтенсивному різанні абразивами, що супроводжується сильним нагріванням, і пов'язаний з недостатнім видаленням оплавленого шару при підготовці макротемплету. Випробування повторюють після зняття шару металу зі спотвореною мікроструктурою.

12. Залишки лігатур та інших присадок представлені у вигляді сторонніх включень, що відрізняються структурою зламу (рис. 9 додаток 2) та мікроструктурою. Ці дефекти неприпустимі.

13. Тріщини опади чи внутрішні деформаційні тріщини. У зламі мають вигляд округлих, еліпсоподібних ділянок з дещо іншою кристалічною структурою, іноді з окисною плівкою різних кольорів втечі (чорт. 10, а додаток 2) або ділянок з перегрітою структурою та різнозернистістю (чорт. 10 б). Тріщини розташовані перпендикулярно до напрямку зусилля, що деформує.

У макроструктурі поковок (в осадах для дисків) тріщини утворюються в крайових і в осьовий зонах (рис. 10, в), супроводжуються продуктами окислення твердого розчину та утворенням великих карбідів через локальне перегрівання сплаву при деформації (рис. 10, г).

Тріщини, що утворюються через перевищення напруг, що допускаються при деформації або охолодженні, не супроводжуються мікроструктурною неоднорідністю, класифікуються тріщинами напруги (чорт. 10, д).

14. Кувальні поперечні тріщини розташовані паралельно напрямку деформуючого зусилля (чорт. 11 додаток 2). Утворюються при куванні злитків без кантування, сильними частими ударами, виявляються при ультразвуковому контролі прутків.

15. Тріщини від рубання (різання) з боку торця прутка представлені у вигляді одиночних, іноді уривчастих, неглибоких порушень суцільності металу, розташованих біля грані, де закінчувалася операція розрубки (чорт. 12). Випробування повторюють після видалення шару металу з тріщиною та спотвореною структурою.

16. Шліфувально-травильні тріщини представлені у вигляді численних (по межах макрозерна) розтравів (чорт. 13, а додаток 2) або ширших, довільно розташованих двох і більше тріщин (чорт. 13 б), що утворюються при порушенні технології виготовлення макротемплету. При оцінці макроструктури до уваги не беруться. При необхідності повторюють контроль, змінивши режим шліфування або термічної обробки.

17. Тріщини зсуву представлені у вигляді декількох однакових глибин розривів поверхні, розташованих уздовж ліній найбільш інтенсивного зсуву металу, що утворюються при деформації з сильним охолодженням поверхні злитка або заготовки (чорт. 14 додаток 2). Поширення тріщин гальмується у зоні нормально нагрітого металу.