Розчин для травлення високолегованих сталей і сплавів

Изобретение относится к области металлургии, в частности к металлографическому анализу методом травления высоколегированных сталей и сплавов, и может быть использовано в машиностроительной промышленности при контроле макроструктуры металла заготовок. Известен раствор [1] для травления заготовок (темплетов) из высоколегированных сталей, содержащий соляную и азотную кислоты, воду при следующем соотношении компонентов, г/л: Однако в настоящее время этот реактив не нашел широкого применения из-за частого окончательного брака (псевдодефектов) в виде точечной коррозии при травлении исследуемых поверхностей заготовок. Более того, после травления на контролируемой поверхности в отдельных участках проявляются темные пятна, свидетельствующие о неравномерной травимости металла. После травления этим реактивом необходима операция "отбеливания" - специальная обработка поверхности травильными растворами в течение непродолжительного времени для удаления с контролируемой поверхности продуктов травлений и более четкого выявления структурных составляющи х. Это увеличивает продолжительность технологического процесса контрольных испытаний макроструктуры, приводит к дополнительному расходованию дефицитных материалов, что влечет за собой рост трудоемкости и стоимости контроля, Наиболее близким по составу и технической сущности, достигаемому эффекту является раствор [2], принятый в качестве прототипа, содержащий соляную и азотную кислоты, бихромат калия и воду, при следующих соотношениях компонентов, г/л; Травление макрошлифов этим реактивом необходимо проводить в нагретом до 60-70°С растворе в свинцовой ванне под вытяжной вентиляцией в течение 40-60 мин. После травления при использовании этого реактива как и в предыдущем случае следует выполнять операцию "отбеливания" контролируемой поверхности. Недостатком этого травителя является практическая неосуществимость травления поверхностей крупных заготовок, Как правило, травление в цеховых условиях подвергаются заготовки с диаметром контролируемых шеек в пределах 200-1000 мм, размером торцевых поверхностей 1,5-3,8 м, длиной до 6 метров. Для травления таких заготовок известным реактивом (прототипом) потребовалось бы строительство огромных травильных ванн, позволяющих нагревать реактив до рабочих температур и вмещающих контролируемые поковки. Возможен нагрев самих заготовок и нанесение на их поверхность холодного раствора, что потребовало бы строительство целых подстанций в цехах. Следует также отметить, что травление этим реактивом приводит к неравномерной травимости отдельных зон контролируемой поверхности крупных заготовок в том случае, если его применение осуществляется при цеховой температуре (+20°С). При этом и продолжительность травления увеличивается до 1,5-2 часов. Неравномерная травимость контролируемой поверхности может привести к искажению результатов контрольных испытаний - выявлению так называемых псевдодефектов. Поставленная цель достигается за счет использования раствора, содержащего соляную, азотную кислоты, бихромат калия, воду и дополнительно персульфат аммония и перманганат калия, при следующем соотношении компонентов, г/л: Введение в раствор персульфата аммония и перманганата калия, а также изменение массовой доли входящи х в известный травильный раствор ингредиентов (бихромат калия) способствует общему интенсивному травлению металла. Усиление травящего действия достигается в результате введения в раствор добавок, содержащих активные анионы, особенно в кислой среде, где анион перманганата калия МпСч восстанавливаетсядо Μn2+ Суммарное действие сильных окислительных (перманганат-иона, персульфат-иона в кислой среде) резко ускоряет реакцию травления. Введение же бихромата калия (в выбранном соотношении) дает положительный эффект пассиватора металла, что не позволяет поверхности заготовки излишне взаимодействовать с травителем и сохраняет необходимую для исследования и изучения степени ее растрава. Рабочая температура травильного раствора 18-20°С. Раствор приготавливают следующим образом; вливают воду в емкость в половинном количестве, указанном в рецептуре, затем осторожно добавляют соляную, потом азотную кислоты, раствор тщательно перемешивают и охлаждают. В отдельной емкости в половинном количестве воды растворяют необходимое количество бихромата калия, персульфата аммония и перманганата калия и добавляют в ранее приготовленный раствор непосредственно перед травлением. Перемешивают и используют для травления. Для экспериментальной проверки заявляемого состава были подготовлены девять смесей ингредиентов (табл.1), два из которых показали наилучшие результаты (см.табл.2). Для травления использовали образцы из стаей 08Х18Н10Т, 20Χ12ΜΒΦΑ. Как видно из результатов травления, добавка бихромата калия более 15 г оказывает сильное пассивирующее действие на металл и затрудняет травление. Наиболее оптимальным с точки зрения соотношения компонентов и продолжительности травления по результатам экспериментов являются растворы №7 и 8. Предлагаемый состав имеет ряд преимуществ, и в первую очередь высокую и устойчивую скорость травления. Использование нового реактива повышает качество травления поверхности крупных поковок. Выявленная макроструктура имеет матовый "серебристый" оттенок, что благоприятно оказывает при последующем контроле визуальным осмотром или с применением оптических приборов. После травления реактивом предлагаемого состава не требуется "осветлять" исследуемую поверхность каким-либо другим реактивом, как это делается при применении целого ряда др. растворов. Улучшаются санитарногигиенические условия труда, рабочая температура травильного раствора 18-20°С (известный р-р применяется при температуре 60°С). Процесс травления не сопровождается обильным выделением паров кислот, которое ведет к снижению их концентрации, загрязнению окружающей среды агрессивными парами, а это, в свою очередь, вызывает интенсивную коррозию оборудования и недопустимо по безопасным условиям труда. Исключение из процесса контроля операций по нагреву раствора до рабочих температур повышает технико-экономические показатели технологии. Сокращение длительности контрольных испытаний положительно сказывается на всем цикле производства заготовок. Продолжительность травления поверхностей заготовок турбинного производства в зависимости от марок сталей находится в пределах 15-30 мин, Предлагаемый раствор содержит незначительное количество персульфата аммония и перманганата калия, производимое нашей промышленностью. Раствор дешев, т.к. не содержит ни серной, ни ортофосфорной кислот и других дорогостоящих компонентов. Применение предлагаемого состава в процессе исследования и контрольных испытаний макроструктуры высоколегированных сталей и сплавов с выбранным соотношением компонентов обеспечивает необходимое качество выявления структурных составляющи х при значительном сокращении продолжительности травления.