Методы контроля качества металлопродукции

Дефекты материалов классифицируются, но следующим признакам.

• • По размерам дефекты подразделяют на макрои микродефекты. Макродефекты изучают визуально-оптическим методом при увеличении до 50 раз. Микродефекты, так же как и микроструктуру, чаще всего анализируют с помощью оптических микроскопов.
• • По расположению дефекты подразделяются на поверхностные и внутренние. К поверхностным дефектам металлопроката относят продольные и поперечные трещины, пережимы, разрывы, спаи, закаты, складки и т. п. К внутренним дефектам относят пары и газовые пузыри, внутренние расслоения, флокеиы, неметаллические включения и пр.
• • В зависимости от причин возникновения дефекты могут быть литейными (неметаллические включения, поры и газовые пузыри, грубые зоны ликвации), механическими (разрывы, закаты, отпечатки валков, риски), термическими (закалочные трещины, пережог, обезуглероживание), химическими (поры и язвы травления) и т. п.

По отношению к исследуемому материалу методы контроля качества материалов разделяются на разрушающие и неразрушающие.

Разрушающие методы контроля трудоемки и обязательно используются только при выборочном контроле качества материалов.

• • Механические испытания (см. гл. 3).
• • Технологические пробы. К ним относятся испытания, выявляющие способность материала принимать определенные деформации или воздействия, подобные тем, которые материал должен претерпевать при обработке или в условиях дальнейшей эксплуатации (рис. 12.3).

Стандартизованы следующие виды технологических проб: испытание листов и лент на вытяжку сферической лунки (ГОСТ 10 510—80); испытание листов и лент на перегиб (ГОСТ 13 813—68); испытание листа на двойной кровельный замок (ГОСТ Р 52 246—2004); технологические испытания на изгиб (ГОСТ 14 019—80); испытания на осадку (ГОСТ 8817—82); испытание на расплющивание (ГОСТ 8818—73); испытание проволоки на навивание (ГОСТ 10 447—93); испытание проволоки на перегиб (ГОСТ 1579—93); испытание проволоки на скручивание (ГОСТ 1545—80); испытание труб на загиб (ГОСТ 3728—78); испытание труб.

Рис. 12.3. Технологические пробы:

а — на изгиб; 6 — на навивание проволоки; в — на сплющивание труб; г — на загиб труб; д — на бортование труб; 1 — загиб на определенный угол; 2 — загиб до параллельности сторон; 3 — загиб до соприкосновения сторон гидравлическим давлением (ГОСТ 3845—75); испытание труб на бортование (ГОСТ 8693—80); испытание труб на раздачу (ГОСТ 8694—75); испытание труб на сплющивание (ГОСТ 8695—75); испытание труб на раздачу кольца конусом (ГОСТ 11 706−78).

Критериями годности в большинстве случаев являются отсутствие на образце после испытания трещин, надрывов, расслоений или количество циклов воздействия на образец до разрушения. Поэтому металлургические факторы, которые повышают вязкость стали, будут способствовать достижению лучших результатов технологических испытаний.

• Контроль структуры осуществляется в рамках ТУ или внутризаводских стандартов в качестве дополнительного средства, обеспечивающего контроль комплекса свойств материала, заданных потребителем.

Как правило, отбраковка по структуре проводится на основе сравнения с существующими в нормах производственного контроля стандартами и техническими условиями, путем сравнения с эталонными шкалами вида поверхности, формы частиц, величины зерна, анизотропии зерна, разнозернистости, неоднородности, кластерное™, строчечности частиц (неметаллических включений, карбидов, графита и т. п.).

Для проведения контроля используются оптические анализаторы изображений (типа «Квантимет», «Эпиквант» и т. п.), которые работают как со шлифом, так и с его изображениями на пленке. Нижняя граница регистрируемых элементов структуры определяется разрешающей способностью оптического микроскопа, которая должна составлять не менее 1 мкм.

• Аттестация изломов. Поверхность разрушения характеризует структурные и металлургические факторы, определяющие вязкость материала. Поэтому требования к строению изломов включены в нормативные документы на металлопродукцию.

Максимальная полнота извлечения информации о разрушении обеспечивается при анализе строения изломов на макроуровне (рис. 12.4), когда измеряемые элементы рельефа сопоставимы с габаритами образца или изделия, и на микроуровне, если измеряются элементарные площадки разрушения (фасетки, ямки). Для визуального наблюдения объемных картин при небольших увеличениях (до х 100) используют бинокулярные лупы и стереомикроскопы. Для анализа микростроения излома обычно используется растровая электронная микроскопия (см. рис. 3.7).

Рис. 12.4. Изломы металлов (X 5):

а — вязкий излом; 6 — и и тс р к р и с та л л и т н ы й хрупкий излом; в — транскристаллитный хрупкий излом; г — слоистый излом Неразрушающие методы контроля основаны на получении информации в виде электрических, световых, звуковых и других сигналов о качестве проверяемых объектов при их взаимодействии с физическими полями (электрическим, магнитным, акустическим и др.) и (или) веществами (рис. 12.5), и предназначены:

• • для выявления дефектов нарушения сплошности материала изделий;
• • оценки структуры материала изделий;
• • контроля геометрических параметров изделий;
• • оценки физико-химических свойств материала изделий.

В зависимости от принципа работы контрольных средств методы неразрушающего контроля подразделяются на акустические, капиллярные, магнитные, оптические, радиационные, радиоволновые, тепловые, методы контроля течеисканием, электрические и электромагнитные (методы вихревых токов).

В дефектоскопии для контроля металлов и изделий чаще всего применяют визуально-оптические, капиллярные, магнитные, токовихревые, ультразвуковые и радиационные методы, которые позволяют осуществить сплошной контроль.

В движущихся изделиях или в изделиях, нагретых до высоких температур, дефекты обнаруживаются путем использования бесконтактного контроля. Например, в металРис. 12.5. Принцип метода ультразвукового рассеивания для определения глубины закаленного слоя.

лургии работают средства магнитного контроля структуры листа при его скорости до 5 м/с, рентгеновского анализа фазового состава и текстуры движущейся полосы, ультразвуковой дефектоскопии горячего сляба с бесконтактным (индукционным или лазерным) вводом и выводом сигнала.