Выявление ликвации серы

Сера в стали является вредной примесью. Она попадает в сталь главным образом с исходным сырьем — чугуном. Сера нераствори­ма в железе в твердом состоянии и образует с ним химическое соединение FeS — сульфид железа.

Сульфид железа образует с железом легкоплавкую эвтектику с температурой плавления 988 °С.

Кристаллизуясь из жидкости по окончании затвердевания, эвтектика преимущественно распо­лагается по границам зерен. При нагреве стали до температуры прокатки или ковки (1000—1200 °С) эвтектика расплавляется, на­рушается связь между зернами металла, вследствие чего при де­формации стали в местах расположения эвтектики возникают над­рывы и трещины. Это явление носит название красноломкости.

Одним из способов уменьшения вредного влияния серы явля­ется введение в сталь марганца, образующего с серой тугоплавкое соединение MnS с температурой плавления 1 620 ºС. При темпера­турах горячей обработки (800—1200 °С) сульфид марганца пласти­чен и под действием внешних сил вытягивается в продолговатые линзы. Такая форма включений сульфида марганца не влияет на свойства стали в направлении вдоль прокатки, но существенно, примерно в два раза, снижает пластичность и ударную вязкость в направлении поперек прокатки. Содержание серы в сталях до­пускается не более 0,06 %.

Для определения ликвации серы используют метод отпечат­ков, который можно отнести к группе методов поверхностного трав­ления. Суть метода отпечатков заключается в следующем: поверх­ность макрошлифа, отшлифованную шкуркой с мелким зерном, протирают ватой, смоченной спиртом, для удаления следов абра­зивного материала, металлической пыли и других загрязнений. Затем лист фотографической (бромосеребряной) бумаги на свету смачивают 5 %-м водным раствором серной кислоты, выдержива­ют 5—10 мин и слегка просушивают между листами фильтроваль­ной бумаги. После этого на приготовленный шлиф накладывают фотобумагу эмульсионной стороной и поглаживают рукой для уда­ления пузырьков воздуха, оставшихся между бумагой и макрошли­фом. Фотобумагу выдерживают на макрошлифе 3—15 мин, затем снимают и промывают струей воды, фиксируют в течение 20—30 мин в растворе гипосульфита, после чего снова промывают водой и про­сушивают. На тех участках макрошлифа, где имеются скопления сульфидов, происходит реакция между ними и серной кислотой, оставшейся на фотобумаге:

FeS + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂S.

Аналогичная реакция протекает с сернистым марганцем: MnS + H₂SO₄ → MnSO₄ + H₂S.

Сероводород воздействует на кристаллы бромистого серебра, и происходит дальнейшая реакция:

2AgBr + H₂S → 2HBr + Ag₂S.

Сернистое серебро имеет темный цвет, поэтому образующиеся на фотобумаге темные участки указывают форму и характер рас­пределения включений сульфидов в исследуемом сплаве.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: