ГОСТ Р ИСО 17641-2-2012 Випробування руйнівних зварних швів металевих матеріалів. Випробування на опірність утворенню гарячих тріщин у зварних з'єднаннях. Процеси дугового зварювання. Частина 2. Випробування із природною жорсткістю

ГОСТ Р

ГОСТ Р 54566-2011 Сталь. Стандартні методи випробувань для оцінки глибини обезуглероженного шару

ГОСТ Р 54566-2011

Група В09

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

СТАЛЬ

Стандартні методи випробувань для оцінки глибини обезуглероженного шару

Steel. Standard test methods for estimating the depth of decarburized layer

ОКС 77080
ОКСТУ 0709

Дата введення 2013-01-01

Передмова

Цілі та принципи стандартизації в Російській Федерації встановлені Федеральним законом від 27 грудня 2002 N 184-ФЗ «Про технічне регулювання», а правила застосування національних стандартів Російської Федерації - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизація в Російській Федерації. Основні положення"

Відомості про стандарт

1 ПІДГОТОВЛЕНО І ВНЕСЕН Технічним комітетом зі стандартизації ТК 145 «Методи контролю металопродукції» на основі власного автентичного перекладу російською мовою регіонального стандарту, зазначеного у пункті 3

2 ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Наказом Федерального агентства з технічного регулювання та метрології від 29 листопада 2011 р. N 651-ст

3 Цей стандарт є модифікованим по відношенню до регіонального стандарту ASTM Е 1077* «Стандартні методи випробувань для оцінки глибини обезуглерожування сталевих зразків» (ASTM Е 1077 «Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarbuirization of Steel Specimens») шляхом зміни його структури у відповідність до правил, встановлених у ГОСТ 1.5-2001 (підрозділи 4.2 та 4.3).
________________
* Доступ до міжнародних та зарубіжних документів, згаданих тут і далі за текстом, можна отримати, перейшовши за посиланням на сайт shop.cntd.ru. - Примітка виробника бази даних.

Найменування цього стандарту змінено щодо найменування зазначеного регіонального стандарту для приведення у відповідність до ГОСТ Р 1.5.

Порівняння структури цього стандарту зі структурою зазначеного регіонального стандарту наведено у додатку ТАК

4 ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ


Інформація про зміни до цього стандарту публікується у щорічному інформаційному покажчику «Національні стандарти», а текст змін та поправок — у щомісячному інформаційному покажчику «Національні стандарти». У разі перегляду (заміни) або скасування цього стандарту відповідне повідомлення буде опубліковане у щомісячному інформаційному покажчику «Національні стандарти». Відповідна інформація, повідомлення та тексти розміщуються також в інформаційній системі загального користування - на офіційному сайті Федерального агентства з технічного регулювання та метрології в мережі Інтернет

1 Область застосування

Цей стандарт встановлює методи оцінки середньої або максимальної глибини знеуглерожування в загартованих та незагартованих сталевих виробах. Наведені методи випробувань містять методики оцінки глибини обезуглерожування сталей незалежно від їхнього хімічного складу, мікроструктури матриці та форми поперечного перерізу. Наведено такі основні методики:

a) відбіркові методи;

b) мікроскопічні методи;

c) методи вимірювання мікротвердості;

d) методи хімічного аналізу.

Зазначені методи призначені для виявлення змін у мікроструктурі, твердості або вмісту вуглецю у поверхні сталевих зразків внаслідок зневуглецювання, обумовленого нагріванням при підвищених температурах під час гарячої деформації або термічної обробки.

Глибина обезуглероживания визначається як глибина, де спостерігаються однорідна мікроструктура, твердість чи вміст вуглецю, типові для внутрішньої частини зразка.

У випадках розбіжностей як арбітражний метод слід використовувати більш точні методи кількісного або лінійного аналізу (4.2.8.5 та 4.2.8.6 ). Методи хімічного аналізу зазвичай показують більш значну глибину обезуглерожування, ніж металографічні методи, але їх застосування обмежене певними простими формами поперечного перерізу зразка та наявністю необхідного обладнання. Ці методи призначені в основному для досліджень. Метод виміру мікротвердості придатний для точних вимірів у разі загартованих сталей із відносно однорідною мікроструктурою.

Результати, отримані за наведеними методами випробувань, можуть бути використані для контролю якості матеріалу, що поставляється відповідно до угоди між споживачем та виробником, для встановлення припусків на обробку різанням, а також для оцінки впливу технології виробництва на знеуглерожування.

2 Терміни та визначення

2.1 Середня глибина обезуглерожування : Середнє значення з п'яти або більше вимірювань загальної глибини обезуглерожування.

2.2 середня глибина зони чистого фериту (average free-ferrite depth): Середнє значення п'яти або більше вимірювань глибини повного знеуглерожування.

2.3 повне обезуглерожування (complete decarburization): Зменшення вмісту вуглецю на поверхні сталевого зразка до значення нижче за межу розчинності вуглецю у ферриті, внаслідок чого структура складається тільки з фериту.

2.4 глибина зони чистого фериту (free-ferrite depth): Відстань по лінії перпендикулярної поверхні зразка від поверхні до такої ділянки, структура якого не є повністю феритною, тобто містить інші продукти фазових перетворень.

Примітка 1 - Термін "чистий ферит" використовується також для позначення глобулярних ізольованих зерен доевтектоїдного фериту в мікроструктурі середньовуглецевих доевтектоїдних сталей.

2.5 максимальна глибина обезуглерожування (Maximum depth of decarburization): Найбільше виміряне значення загальної глибини обезуглерожування.

2.6 часткове обезуглерожування (partial decarburization): Зменшення вмісту вуглецю біля поверхні сталевого зразка до значення, яке нижче, ніж вміст вуглецю у внутрішній зоні, що не піддавалася знеуглерожуванню, але вище за межу розчинності вуглецю у ферриті при кімнатній температурі.

2.7 загальна глибина обезуглерожування (Total depth of decarburization): Відстань по лінії, перпендикулярній поверхні зразка, від поверхні до такої ділянки всередині зразка, в якому вміст вуглецю стає рівним його вмісту в сталі, тобто сума глибин повного та часткового знеуглерожування.

3 Відбір та підготовка зразків

3.1 Зразки слід вибирати з тих місць, які є представницькими для цього виробу. Місця відбору та кількість зразків залежать від характеру випробуваного матеріалу та встановлюються за згодою між виробником та споживачем продукції.

3.2 Зразки для відбірних випробувань з використанням вимірювання макротвердості на поверхні, наприклад, на приладі Роквелла, повинні мати достатньо малі розміри, щоб їх можна було відповідним чином помістити на столик твердоміра. Поверхню зразка не слід піддавати будь-якій обробці, за винятком видалення окалини (якщо вона є), використовуючи такий метод, який не призводить до зміни властивостей підповерхневого металу.

3.3 Зразки для металографічних методів або методів вимірювання мікротвердості, а також для макроскопічних методів відбірних випробувань слід відрізати від масивного зразка перпендикулярно до поздовжньої осі виробу, щоб вимірювання проводилися на поперечній площині. Така методика дозволяє визначати зміну обезуглерожування за контуром зразка.

3.4 Для зразків діаметром близько 2,5 см полірування та дослідження піддається весь поперечний переріз. У разі більших поперечних перерізів для оцінки змін обезуглерожування на різних ділянках поверхні слід виготовити один або більше зразків. На рисунках 1-3 показані типові схеми відбору зразків, які можна використовувати для більших перерізів. Схема відбору зразків для великих перерізів має бути зазначена у взаємній угоді між виробником та споживачем.

Малюнок 1 - Типові схеми відбору зразків для круглих прутків різного розміру

Малюнок 1 - Типові схеми відбору зразків для круглих прутків різного розміру

Малюнок 2 - Типові схеми відбору зразків для квадратних прутків різного розміру

Малюнок 2 - Типові схеми відбору зразків для квадратних прутків різного розміру

Рисунок 3 — Типові схеми відбору зразків для плоских та прямокутних заготовок різного розміру

Рисунок 3 — Типові схеми відбору зразків для плоских та прямокутних заготовок різного розміру

3.5 Зразки для методів хімічного аналізу повинні мати достатню довжину, щоб маса знімається через певні інтервали токарної стружки відповідала вимогам хімічного аналізу або розміри поверхонь, що піддаються фрезерування, були досить великі для проведення іскрового спектрометричного аналізу і при цьому досить малі для приміщення зразка в штатив спектр.

4 Методика

4.1 Відбіркові методи

4.1.1 Відбіркові випробування є простими, швидкими та економічними випробуваннями, призначеними для відокремлення необезуглероджених зразків від зразків зі значним знеуглерожуванням. На підставі цих випробувань можуть бути використані інші методи випробувань.

4.1.2 Твердість на поверхні зразка

У випадку термозміцнених виробів, особливо в стані після гарту, від матеріалу, що піддається термічній обробці, відрізається короткий зразок, який потім обробляється за таким же режимом, як даний матеріал, або разом з ним. Однак цей зразок не відпускається. Окаліну, присутню на поверхні зразка, видаляють дротяною щіткою, обдуванням скляним дробом і т. д. , а потім проводять вимірювання твердості на поверхні, зазвичай за шкалою твердоміра Роквелла. Присутність обезуглероживания визначають по різниці між твердістю на поверхні зразка і максимальної теоретичної твердістю для вмісту вуглецю в досліджуваній сталі. Цей метод найбільше підходить для сталей, що містять приблизно менше 0,55% вуглецю, але дозволяє виявляти значне знеуглерожування в сталях з більш високим вмістом вуглецю. Метод не застосовується для сталей, які не зміцнюються при загартуванні, наприклад для низьковуглецевих сталей.

4.1.3 Зовнішній вигляд поперечного перерізу зразка після травлення

Присутність обезуглерожування визначається наявності контрасту між поверхневим шаром і внутрішньої частиною зразка після травлення. Поперечний зразок можна піддавати шліфування та макротравлення або полірування та мікротравлення. Цей метод можна застосовувати для зразків у стані після прокатки, кування, відпалу, нормалізації або термічної обробки. Обезуглероженный поверхневий шар, якщо він присутній, зазвичай виглядає світлішим після травлення. Відповідні реактиви для травлення наведені в ASTM Е 340.

4.2 Мікроскопічні методи

4.2.1 Мікроскопічні методи вимагають виготовлення мікрошліфів у поперечному перерізі, що дозволяють досить точно визначити глибину та характер присутнього обезуглерожування. Для оцінки глибини обезуглерожування можна використовувати кілька методів. Статистична точність кожного методу змінюється залежно кількості вимірювань.

4.2.2 Мікроскопічні випробування зазвичай дають задовільні результати щодо визначення придатності матеріалу для наміченого застосування, його відповідності технічним умовам, а також при виробничому контролі, розробці або дослідженні.

4.2.3 Мікроскопічні методи найбільше підходять для вимірювання глибини обезуглерожування у зразках у стані після прокатки, кування, відпалу або нормалізації. Ці методи можуть бути використані для термооброблених зразків, хоча і з меншою точністю визначення максимальної глибини обезуглероживания.

Можна також оцінювати зразки після сфероидизирующего відпалу або холодної пластичної деформації, однак у цих випадках виявлення структурних змін, зумовлених обезуглероживанием, є більш важким, ніж для структур, отриманих після гарячої деформації або повного відпалу.

4.2.4 Вимірювання глибини обезуглерожування ґрунтується на оцінці зміни мікроструктури біля поверхні внаслідок зміни вмісту вуглецю. Найлегше оцінити глибину повного обезуглерожування завдяки чіткому контрасту між шаром чистого фериту, якщо він присутній, і структурою всередині зразка. Глибину зони часткового обезуглерожування можна найкраще оцінити, якщо ця зона складається з фериту та перліту. Якщо зразок піддавався сфероїдизуючому відпалу, то для оцінки загальної глибини обезуглерожування використовується зміна вмісту карбідів у зоні часткового знеуглерожування. У разі термооброблених зразків для оцінки загальної глибини обезуглерожування використовується присутність немартенситних структур у зоні часткового обезуглерожування. Такі вимірювання зазвичай призводять до заниженої оцінки загальної глибини знеуглерожування. Для деяких високолегованих інструментальних сталей, підданих сфероїдизуючому відпалу, глибину обезуглерожування можна оцінити змін кольору зразка після травлення. Для аустенітних сталей, що містять марганець, може після загартування глибина, що відповідає певному вмісту вуглецю, може бути визначена за змінами мікроструктури внаслідок знеуглерожування. Приклади обезуглерожування для сталей у стані після прокатки, термічної обробки та сфероїдизуючого відпалу показані відповідно на рисунках 4-9.

Рисунок 4 - Приклад мікроструктури повністю перлітної легованої сталі в стані після прокатки, в якій не спостерігаються видимі ознаки знеуглерожування. Темний шар на поверхні є оксидом заліза (прокатною окалиною)

Рисунок 4 - Приклад мікроструктури повністю перлітної легованої сталі в стані після прокатки, в якій не спостерігаються видимі ознаки знеуглерожування. Темний шар на поверхні є оксидом заліза (прокатною окалиною) (200 , травлення 2%-ним спиртовим розчином азотної кислоти)

Рисунок 5 — Приклад мікроструктури з частковим обезуглерожуванням (біля поверхні та поблизу неї спостерігається ферит) у повністю перлітній легованій сталі в стані після прокатки

Рисунок 5 — Приклад мікроструктури з частковим обезуглерожуванням (біля поверхні та поблизу неї спостерігається ферит) у повністю перлітній легованій сталі в стані після прокатки (200 , травлення 2%-ним спиртовим розчином азотної кислоти)

Рисунок 6 - Приклад мікроструктури (повністю мартенситної) термообробленої легованої сталі, в якій не спостерігаються видимі ознаки знеуглерожування

Рисунок 6 - Приклад мікроструктури (повністю мартенситної) термообробленої легованої сталі, в якій не спостерігаються видимі ознаки знеуглерожування (200) , травлення 2%-ним спиртовим розчином азотної кислоти)

Рисунок 7 - Приклад часткового знеуглерожування біля поверхні зразка термообробленої легованої сталі з мартенситною структурою

Рисунок 7 - Приклад часткового знеуглерожування біля поверхні зразка термообробленої легованої сталі з мартенситною структурою (200 , травлення 2%-ним спиртовим розчином азотної кислоти)

Малюнок 8 - Приклад повного знеуглерожування та часткового знеуглерожування в термообробленій легованій сталі з мартенситною структурою. Загальна глибина зневуглецювання дорівнює сумі глибин зон повного та часткового зневуглецювання

Малюнок 8 - Приклад повного знеуглерожування (зона чистого фериту 1-2) та часткового знеуглерожування (темна зона 2-3) у термообробленій легованій сталі з мартенситною структурою. Загальна глибина зневуглецювання дорівнює сумі глибин зон повного та часткового зневуглецювання (1-3) (200 , травлення 2%-ним спиртовим розчином азотної кислоти)

Рисунок 9 - Приклад часткового знеуглерожування у вуглецевій інструментальній сталі, відпаленій на глобулярний перліт. Зона часткового зневуглецювання містить менше карбідів, ніж матриця, і багато карбідів присутні у вигляді перліту, а не сфероїду

Рисунок 9 - Приклад часткового знеуглерожування у вуглецевій інструментальній сталі, відпаленій на глобулярний перліт. Зона часткового обезуглерожування містить менше карбідів, ніж матриця, і багато карбідів присутні у вигляді перліту, а не сфероїдальних частинок. (100) травлення 4%-ним спиртовим розчином пікринової кислоти)

4.2.5 Полірування зразків слід здійснювати таким чином, щоб унеможливити закруглення їх кромок. Якщо не проводять монтаж зразків та їх захист від закруглення кромок, то задовільні результати можна отримати при використанні верстатів для автоматичного полірування. Слід застосовувати тканини із коротким ворсом; полірування абразивними матеріалами з розміром алмазних частинок менше 1 мкм часто є непотрібним. Якщо зазначені верстати відсутні, а також якщо зразки мають малі розміри або незручну форму для таких верстатів, то зразки слід монтувати в затискні пристрої або в різні пластмаси. При використанні деяких монтувальних пластмас можна не отримати необхідне збереження кромок. Для пластмас, що зазвичай застосовуються, найкращого збереження кромок досягають шляхом запресування зразків у матеріали на основі епоксидної смоли. Оптимальне збереження крайок забезпечують покриття, нанесені електролітичним чи хімічним шляхом, які рекомендується використовувати у критичних випадках. Полірування слід здійснювати, використовуючи методи, які дозволяють виявити справжню мікроструктуру поверхневого шару відповідно до ASTM Е3.

4.2.6 Травлення слід проводити, використовуючи стандартні реактиви (ASTM Е 407), наприклад, спиртові розчини азотної або пікринової кислоти, вибрані на підставі досвіду оцінки досліджуваного матеріалу. Можна також використовувати спеціальні реактиви, якщо це диктується ситуацією, що виникла. У таких випадках має бути досягнуто згоди між виробником та споживачем.

4.2.7 У разі загартованих аустенітних марганцевих сталей у поверхневому шарі з вмістом вуглецю нижче ~0,5% буде присутній епсілон-мартенсит. Ця структура найкраще виявляється початковим травленням у 2%-ному спиртовому розчині азотної кислоти протягом 5 с і наступним травленням у 20%-ному водному розчині піросульфіту натрію протягом ~20 с. Після вимірювання глибини цього шару зразок можна старіти при температурі близько 560 °C протягом 1 год з метою виділення перліту по межах зерен в середній зоні, де вміст вуглецю перевищує ~1,16%. Цей перліт виявляється травленням спиртовими розчинами азотної чи пікринової кислоти. Ці умови наведені на рисунках 10 та 11.

Рисунок 10 — Приклад утворення епсілон-мартенситу в обезуглероженій поверхневій зоні загартованої аустенітної марганцовистої сталі, що містить менше 0,5% вуглецю

Рисунок 10 — Приклад утворення епсілон-мартенситу в обезуглероженій поверхневій зоні загартованої аустенітної марганцовистої сталі, що містить менше 0,5% вуглецю (100 , травлення 2%-ним спиртовим розчином азотної кислоти протягом 5 с, а потім 20%-ним водним розчином піросульфіту натрію протягом 20 с)

Рисунок 11 — Приклад загартованої аустенітної марганцевої сталі, підданої старінню при 560 °C протягом 1 години з метою виділення перліту по межах зерен у тих ділянках, де вміст вуглецю вище 1,16%

Рисунок 11 — Приклад загартованої аустенітної марганцевої сталі, підданої старінню при 560 °C протягом 1 години з метою виділення перліту по межах зерен у тих ділянках, де вміст вуглецю вище 1,16% (номінальний вміст вуглецю сталі близько 1,3%) (50) , травлення 2%-ним спиртовим розчином азотної кислоти)

4.2.8 Вимірювання глибини обезуглерожування

4.2.8.1 Глибину зон повного та часткового обезуглерожування або загальну глибину обезуглерожування можна виміряти різними методами залежно від необхідної точності. Вимірювання можна виконати, використовуючи окулярну вставку зі шкалою (окуляр-мікрометр), гвинтовий мікрометричний окуляр зі штрихом (ниткою) або шкалу, поміщену на проекційний екран з матового скла. Вимірювання можна проводити на зображенні чи фотографіях. Вимірювання можна проводити, використовуючи методи аналізу зображень. Точність вимірювального пристрою повинна бути визначена за допомогою мікрометра об'єкта. Методи калібрування світлового мікроскопа описані ASTM Е 1951.

4.2.8.2 Оптимальне збільшення, яке використовується для вимірювання, слід вибирати в залежності від структури, що спостерігається. У деяких випадках корисно провести сканування зразка за низького збільшення перед вимірюванням. Використане збільшення має бути досить великим для адекватного дозволу структури та досягнення необхідної точності вимірювання, а також для виключення помилки вимірювання.

4.2.8.3 Перед вимірюванням необхідно провести сканування всієї поверхні зразка при підходящому збільшенні (збільшеннях), щоб переконатися в тому, що зразок приготовлений належним чином, оцінити однорідність присутнього обезуглерожування та встановити його характер, тобто воно є загальним або лише частковим. Якщо є повне обезуглероживание (чистий ферит), слід оцінити його рівномірність.

4.2.8.4 Найбільш простим методом вимірювання, достатнім у багатьох випадках, є вибір для вимірювання тих місць зразка, які характеризують середні та найгірші умови повного та часткового знеуглерожування. Вимірювання глибини цих станів проводять з використанням вимірювальних пристроїв, зазначених у 5.2.8.1 . Для перерізів, форма яких містить кутові ділянки, обезуглерожування у таких місцях не вимірюють, якщо це не зазначено у вимогах. У разі результати зазначених вимірів наводять у протоколі випробувань окремо.

4.2.8.5 При контролі якості або дослідженнях можуть знадобитися вимірювання середньої глибини повного або часткового обезуглерожування або загальної глибини обезуглерожування з більш високою статистичною точністю. У таких випадках обезуглерожування може бути визначено шляхом проведення ряду вимірювань по всьому контуру перерізу зразка у вибраних місцях. Для отриманих результатів можна обчислити середні значення, середньоквадратичні відхилення та 95% довірчі інтервали. Необхідна кількість вимірювань залежить від розміру зразка та необхідної точності.

4.2.8.6 При дослідженнях для визначення в будь-якому місці зразка глибини, де мікроструктура стає однорідною і характерною для внутрішньої мікроструктури, може бути використаний метод лінійного аналізу. Проводяться лінії, паралельні поверхні зразка, розташовані певному відстані один від одного, і визначається відсоткова частка кожної присутньої структурної складової.

4.2.8.7 Якщо спостерігається незвичайно глибоке локальне зневуглецювання, наприклад, пов'язане з присутністю полону або заходу сонця, то глибина зневуглецювання в зоні цих дефектів повинна бути виміряна і вказана в протоколі випробування окремо з поясненням природи дефекту, що спостерігається.

4.2.8.8 Для визначення глибини обезуглерожування у високолегованих інструментальних сталях, відпалених на глобулярний цементит, наприклад, у швидкорізальних сталях, використовують зміну кольору при травленні. Полірований зразок піддають травленню 4%-ним розчином азотної кислоти в метиловому спирті протягом приблизно 60 с, допоки поверхневий шар не стає блакитно-зеленим. Загальна глибина обезуглерожування вимірюється при 100 до того місця, де колір змінюється з блакитно-зеленого на зеленувато-коричневий.

4.3 Метод вимірювання мікротвердості

4.3.1 Метод вимірювання мікротвердості вимагає виготовлення полірованих мікрошліфів у поперечному перерізі та найбільшою мірою підходить для термооброблених зразків з досить однорідною мікроструктурою. Він не рекомендується для зразків, які містять дві структурні складові зі значною твердістю.

4.3.2 Оцінка загальної глибини обезуглерожування ґрунтується на зміні мікротвердості залежно від відстані від поверхні. Загальна глибина обезуглерожування відповідає глибині, де твердість стає постійної і дорівнює твердості всередині зразка. За згодою між виробником та споживачем може визначатися глибина, що відповідає певному значенню твердості та звана «ефективна глибина знеуглерожування». Цей метод найкраще підходить для сталей із вмістом вуглецю нижче ~0,55%. При більш високому вмісті вуглецю твердість не змінюватиметься, якщо не відбуватиметься зміна вмісту залишкових карбідів або залишкового аустеніту.

4.3.3 Приготування зразків здійснюється так само, як описано в 4.2.5. Слід дотримуватися запобіжних заходів, що виключають зміну твердості при виготовленні зразка.

4.3.4 Перед вимірюванням твердості слід провести травлення та перегляд зразків для вибору типових ділянок або специфічних ділянок, які становлять інтерес при випробуванні методом вимірювання твердості. При виконанні вимірювань твердості слід дотримуватись обережності відповідно до підрозділу 7.12 стандарту [5].

4.3.5 На зразок наноситься ряд відбитків мікротвердості через певні проміжки від поверхні до центру, використовуючи методи Кнупа або Віккерса, доки не буде досягнуто постійної твердості в межах звичайного статистичного розкиду значень. Ці методи випробувань наведено у стандарті [5].

4.3.6 Метод Кнупа більшою мірою підходить для таких випробувань, оскільки твердість градієнта призводить до спотворення форми відбитка Віккерса по діагоналі перпендикулярної поверхні. При використанні індентора Кнупа його довга вісь має бути паралельна поверхні зразка. Відбитки Кнупа можуть бути розташовані ближче один до одного, ніж відбитки Віккерса, не викликаючи побоювань, пов'язаних із зміною значення твердості внаслідок впливу поля деформації від сусіднього відбитка, внаслідок меншого поля деформації навколо відбитка Кнупа.

4.3.7 Навантаження при вимірюванні твердості має бути максимально можливим, щоб звести до мінімуму неточність вимірювання діагоналі та виключити проблеми, пов'язані з використанням низького навантаження. Потрібно уникати використання навантажень нижче 25 г.

4.3.8 Відстань між відбитками повинна не менше ніж у 2,5 рази перевищувати довжину діагоналі у напрямку, перпендикулярному до поверхні, тобто у поперечному напрямку. Якщо необхідні проміжні вимірювання, їх можна проводити на розташованій поблизу паралельної поперечної лінії.

4.3.9 Щоб визначити загальну глибину обезуглерожування або ефективну глибину, необхідно виконати повний цикл вимірювань поперечної лінії від поверхні до внутрішньої частини зразка. З метою мінімізації трудомісткості випробування можна використовувати часткові вимірювання по поперечній лінії на підставі мікроструктури, що спостерігається.

4.3.10 Вимірювання лише по одній поперечній лінії дозволяють визначити загальну або ефективну глибину знеуглерожування лише в одному місці. Для досягнення більшої статистичної точності у визначенні цих значень можна виконати кілька часткових вимірювань по поперечних лініях у місцях, вибраних на підставі мікроструктури, що спостерігається, а потім обчислити середнє значення.

4.4 Методи хімічного аналізу

4.4.1 Застосування методів хімічного аналізу обмежено зразками, що мають просту однорідну форму, і ґрунтується на аналізі токарної стружки, знятої на різній глибині через певні інтервали, або стружки, отриманої після фрезерування через певні інтервали.

4.4.2 Методи хімічного аналізу забезпечують безпосередній вимір концентрації вуглецю як функції глибини. Ці методи застосовні для сталі будь-якого складу та мікроструктури, але мають обмеження, пов'язані з формою зразка. Ці методи зазвичай використовують лише у дослідницьких цілях. Вимірювання, проведені цими методами, зазвичай показують вищі значення загальної глибини обезуглерожування, ніж інші методи.

4.4.3 Метод спалювання

4.4.3.1 При використанні цього методу зразок обточують або фрезерують через певні інтервали до заданих значень глибини і проводять аналіз стружки на вміст вуглецю, використовуючи стандартні аналітичні методи. Застосування методу обмежується простими формами перерізу зразка, наприклад, круглим або плоским прокатом. Зразки з високою твердістю слід піддавати високій відпустці (але не відпалу) при 600 °C - 650 °C, що дозволяє використовувати обробку різанням.

4.4.4 Круглі прутки перед обточуванням повинні бути акуратно відцентровані. Рекомендується суха обробка різанням. Перед обробкою слід видалити з поверхні окалину. При фрезеруванні плоских зразків слід уникати обробки кутів. Маса стружки повинна бути достатньою для виконання точного аналізу та повторного контролю, якщо він виявиться необхідним.

4.4.5 Загальна глибина обезуглерожування визначається як глибина, на якій досягається вміст вуглецю, що дорівнює його вмісту всередині зразка в межах точності методу аналізу. Більш детальний опис цього методу аналізу наведено у ASTM Е 350.

4.4.6 Метод атомно-емісійного спектрометричного аналізу

4.4.7 При використанні цього методу зразок шліфують до відомої глибини та його поверхню піддають атомно-емісійному спектрометричному аналізу на вуглець, використовуючи вакуумний емісійний спектрометр. Застосування цього обмежується плоскими поверхнями.

4.4.8 Перед початковим шліфуванням слід видалити поверхневу окалину. Зразок шліфують через певні інтервали до досягнення заданих значень глибини. Вимірювання глибини після кожного шліфування проводять за допомогою мікрометра.

4.4.9 Після кожного шліфування поверхню піддають атомно-емісійному спектрометричному аналізу та визначають вміст вуглецю. Подальший атомно-емісійний спектрометричний аналіз не слід проводити в тих самих місцях, що і попередній, і при аналізі слід уникати кутових ділянок. Методика аналізу наведена у ASTM Е 415.

4.4.10 Загальна глибина обезуглерожування відповідає такій глибині, де вміст вуглецю стає постійним і рівним його вмісту всередині зразка в межах точності методу аналізу.

5 Протокол випробування

5.1 Протокол випробування повинен включати наступну інформацію:

5.1.1 Номер зразка, плавки, партії тощо.

5.1.2 Кількість зразків та місце їх вирізки.

5.1.3 Метод, використаний для вимірювання обезуглерожування, та відповідні умови випробування, наприклад збільшення, реактив для травлення, тип індентора та величину навантаження.

5.1.4 Для мікроскопічних методів слід вказати глибину повного обезуглерожування або загальну глибину обезуглерожування, або обидва ці параметри для середніх та найгірших умов. Слід вказати глибину обезуглерожування, що спостерігається в зоні дефекту, і характер цього дефекту. Якщо споживачеві потрібна інформація щодо обезуглерожування у кутових ділянках, це має бути зазначено.

5.1.5 Якщо було використано метод вимірювання мікротвердості, слід навести загальну чи ефективну (із зазначенням критерію по твердості) глибину знеуглероживания.

5.1.6 Якщо було використано метод хімічного аналізу, слід вказати загальну глибину знеуглероживания і використаний метод.

5.1.7 Якщо використовуються методи лінійного аналізу, вимірювання мікротвердості або хімічного аналізу, то на підставі угоди між виробником та споживачем як бажану або необхідну інформацію може бути наведена залежність отриманих даних від глибини.

5.1.8 Усі угоди між виробником і споживачем, що стосуються випробувань, повинні бути документовані.

6 Точність та похибка

6.1 Відбіркові випробування

6.1.1 Відбіркові випробування дозволяють визначити, чи продукція відповідає вимогам («проходить» або «не проходить»), і використовуються з метою економії часу. В умовах ретельного контролю для досить точної оцінки загальної глибини знеуглерожування можна використовувати метод вимірювання макротвердості на поверхні. Метод макротравлення не можна використовувати для отримання надійної оцінки глибини обезуглерожування.

6.2 Мікроскопічні методи

6.2.1 Використання методу простого сканування з метою виявлення ділянок, які здаються типовими або найгіршими, може призвести до певної помилки. Незадовільне приготування зразка, наприклад, погане збереження кромки, може зменшити точність вимірювань. Глибину повного обезуглерожування зазвичай можна оцінити більш точно, ніж глибину часткового обезуглерожування або загальну глибину обезуглерожування.

6.2.2 У разі мікроскопічних вимірювань, заснованих на визначенні середнього значення для низки вимірювань, проведених на довільно вибраних ділянках, точність та відтворюваність зростають зі збільшенням числа вимірювань. При 20 або більше вимірах глибину обезуглерожування можна визначити з точністю до 0,025 мм і відносною точністю від 10 до 20%. Оцінки глибини повного обезуглерожування (тобто глибини чистого фериту) є більш точними і відтворюваними, ніж оцінки глибини часткового знеуглерожування або загальної глибини знеуглерожування.

6.2.3 При будь-яких вимірах можуть бути отримані кілька різних значень для зразків, відібраних з різних ділянок виробу, навіть якщо ці ділянки розташовані поруч один з одним.

6.2.4 Точність оцінок загальної або ефективної глибини обезуглерожування в даному місці методом вимірювання мікротвердості зазвичай знаходиться в межах 0,025 мм. Однак у зв'язку з тим, що вимірювання проводяться на одній або небагатьох ділянках, результати цих вимірювань можуть бути нетиповими для всього зразка.

6.2.5 При використанні хімічного аналізу стружки, отриманої при переривчастому обточуванні або фрезеруванні, результати є представницькими для всього зразка, оскільки стружка знята зі значної площі поверхні. Точність зменшується, якщо шари токарної стружки були концентричними щодо діаметра прутка, або якщо шари фрезерної стружки були паралельні поверхні.

6.2.6 При використанні переривчастого спектрометричного аналізу щоразу визначається вміст вуглецю на ділянці діаметром близько 5 мм та глибиною близько 1 мм. Це забезпечує достатню точність, але не таку високу, як при використанні методу переривчастого обточування або фрезерування.

Додаток ТАК (довідковий). Зіставлення структури цього стандарту зі структурою застосованого у ньому регіонального стандарту

Додаток ТАК
(довідкове)

Таблиця Д. А. .1

Бібліографія

____________________________________________________________________________
УДК 669.14:620.2:006.354 ОКС 77080 В09 ОКСТУ 0709

Ключові слова: сталь, вміст вуглецю, обезуглерожування, ферит, мікротвердість
___________________________________________________________________________