Методика электрохимического травления для анализа формы и пространственного расположения графитных включений в литом и пластически деформированном чугуне

Предложены методика выявления формы и пространственного расположения включений графита в структуре чугуна и схема соответствующего устройства. Методика заключается в постепенном электрохимическом растворении (вытравливании) наружного слоя металлической матрицы чугунного образца в электролите. При этом образец служит анодом, а полый цилиндр – катодом. Предложены состав электролита, материал электродов, форма образца, соотношение размеров образца и катода, а также электрические параметры процесса травления. Последние подобраны таким образом, что графитные включения не растворяются, а сохраняются неповрежденными, частично или полностью обнажены и выступают над поверхностью металлической матрицы. Такое расположение делает графитные включения более доступными для исследования их морфологии с помощью растровой электронной микроскопии. Способ наиболее эффективен для выявления строения разветвленных и вытянутых включений графита, например, для подвергнутого горячей пластической деформации высокопрочного чугуна. С помощью данной методики доказан факт пластического течения хрупких графитных включений во время горячего выдавливания литых заготовок. Показано, что получаемая веретенообразная структура графита представляет собой цельный конгломерат, а не рассыпается в порошок, как считалось ранее. При этом установлено, что наиболее интенсивное пластическое течение графита (с максимальной степенью деформации) происходит в первую очередь в поверхностном слое. В центральной части вытянутого графитного включения сохраняются слабои недеформированные ядра характерной сферической формы. Показано, что процесс растворения металлической матрицы происходит постадийно. В первую очередь растворяются ферритная оторочка вокруг графита и ферритная составляющая перлита, а затем цементитные включения, поскольку цементит имеет более положительный электродный потенциал, чем феррит. Поэтому данная методика, кроме выявления морфологии графитных включений, позволяет также проанализировать пространственное расположение цементитных пластин в перлите.

1. Беккерт, М. Справочник по металлографическому травлению / М. Беккерт, Х. Клемм. –М.: Металлургия, 1979. – 336 с.

2. Ямпольский, А. М. Травление металлов / А. М. Ямпольский. – М.: Металлургия, 1980. – 168 с.

3. Коваленко, В. С. Металлографические реактивы: справочник / В. С. Коваленко. – М.: Металлургия, 1981.

4. Баранова, Л. В. Металлографическое травление металлов и сплавов: справочник / Л. В. Баранова, Э. Л. Демина. – М.: Металлургия, 1986. – 256 с.

5. Анисович, А. Г. Практика металлографического исследования материалов / А. Г. Анисович, И. Н. Румянцева. – Минск: Белорусская наука, 2013. – 251с.

6. ГОСТ 3443‑87. Отливки из чугуна с различной формой графита. Методы определения структуры. – Введ. 1988–01–07. – М.: Стандартинформ, 2005. – 42 с.

7. Покровский, А. И. Горячая пластическая деформация чугуна: структура, свойства, технологические основы / А. И. Покровский. – Минск: Беларуская навука, 2010. – 256 с.

8. Покровский, А. И. Особенности структурообразования графитных включений в высокопрочном чугуне при литье и горячей пластической деформации / А. И. Покровский // Черные металлы. – 2023. – № 4. – С. 8–15.

9. Microstructure and properties evaluation of ductile cast iron subjected to hot plastic deformation and ambient temperature compression / A. S. Chaus [et al.] // Archives of Metallurgy and Materials. – 2023 – Vol. 68, iss. 2. – P. 639–648.

10. Лев, И. Е. Карбидный анализ чугуна / И. Е. Лев. – М.: Металлургиздат, 1962. – 180 с.

11. Лабораторный практикум по металлографии и физическим свойствам металлов и сплавов / Б. И. Кример [и др.]. – М.: Металлургия, 1966. – 248 с.

12. Устройство для выявления формы графитных включений в структуре чугуна: патент (полезная модель) 10652 Респ. Беларусь / А. И. Покровский; № u20140426; заявл. 20.11.2014; опубл. 30.04.2015 // Афiц. бюлл. НЦIУ. – 2015. – № 2. – C. 124–125.

13. Покровский, А. И. Механизм пластической деформации графитных включений в высокопрочном чугуне при обработке давлением / А. И. Покровский // Черные металлы. – 2023. – № 6. – С. 52–60.