Контроль качества конструкционных материалов

Содержание книги "Контроль качества конструкционных материалов "

Предисловие
Глава 1. Металлографические методы исследования структуры металлов
1.1. Общие положения
1.2. Методы выявления структуры
1.2.1. Изготовление шлифов
1.2.2. Дополнительные практические рекомендации по изготовлению шлифов из конструкционных материалов
1.2.3. Практические рекомендации по изготовлению специальных шлифов
1.2.4. Выявление структуры металлов
1.2.5. Характерные микроструктуры конструкционных металлов
1.2.6. Методы микроскопического исследования
1.2.7. Методы электронно-микроскопического исследования
1.3. Количественная оценка структуры
1.4. Методы исследования неметаллических включений в стали
1.5. Исследование конструкционных металлических наноматериалов
1.5.1. Общие сведения о металлических наноматериалах
1.5.2. Методы исследования конструкционных наноматериалов
Глава 2. Стандартные металлографические методы контроля
2.1. Определение микроструктуры стали
2.2. Определение неметаллических включений в стали
2.3. Определение величины зерна в сталях и сплавах
2.4. Оценка микроструктуры листов и лент из сталей
2.5. Определение структуры отливок из чугуна
2.6. Определение ферритной фазы в прутках из аустенитной стали
2.7. Оценка макроструктуры проката из сталей
2.8. Оценка макроструктуры жаропрочных сплавов
2.9. Определение глубины обезуглероженного слоя в сталях
2.10. Определение коррозионных поражений металлических материалов
2.11. Определение газовой пористости в литейных алюминиевых сплавах
2.12. Определение эрозии паяемого материала
2.13. Определение толщины прослойки химических соединений в паяных соединениях
Глава 3. Фрактографические методы исследований
3.1. Основные понятия об изломах
3.2. Методы исследования изломов
3.2.1. Очистка поверхности изломов и их консервация
3.2.2. Фотографирование изломов
3.2.3. Оптические методы исследования строения изломов
3.3. Применение фрактографии для оценки качества конструкционных сталей
3.3.1. Способы получения изломов технологических проб и ударных образцов
3.3.2. Виды изломов технологических проб и ударных образцов
3.3.2.1. Классификация изломов по морфологии поверхности разрушения
3.3.2.2. Виды волокнистых и кристаллических изломов
3.3.2.3. Изломы, обусловленные химической микронеоднородностью металла
3.3.2.4. Изломы, обусловленные химической макронеоднородностью металла
3.3.2.5. Изломы, обусловленные воздействием на металл высоких температур
3.3.2.6. Проявление несплошности металла в изломах
3.4. Примеры применения методов фрактографии для оценки качества металлов
3.4.1. Фрактографические методы определения критической температуры хрупкости стали
3.4.2. Оценка влияния включений на разрушение металлов
3.4.3. Метод визуальной оценки качества металла
3.5. Фрактографические методы диагностики разрушенных деталей
3.6. Рекомендуемые схемы исследования качества стали по изломам технологических проб и ударных образцов
Глава 4. Основные физические методы исследования металлов
4.1. Общие сведения
4.2. Рентгеноспектральный микроанализ
4.3. Оже-электронная спектроскопия
4.4. Электронная спектроскопия для химического анализа
4.5. Масс-спектрометрия вторичных ионов
4.6. Оптический эмиссионный спектральный микроанализ
4.7. Ядерный гамма-резонанс
4.8. Другие физические методы
Глава 5. Метод температурной микроскопии
5.1. Возможности и преимущества метода
5.2. Методики проведения исследований металлических материалов при термодеформационном воздействии
5.2.1. Аппаратура
5.2.2. Образцы для исследования
5.2.3. Методы измерения локальной деформации
5.2.4. Способы нагрева образцов
5.3. Методические особенности исследования процессов деформирования и разрушения образцов
5.3.1. Процессы деформирования и разрушения с различными скоростями растяжения в условиях нагрева и охлаждения на установках температурной микроскопии
5.3.2. Процессы деформирования и разрушения в условиях знакопеременного изгиба при комнатной и повышенных температурах
5.3.3. Измерение микротвердости при нагреве и одновременном действии растягивающих напряжений на плоских образцах в условиях нормальной и высоких температур
5.3.4. Особенности фиксации процессов пластической деформации и зарождения трещин с помощью киносъемки
5.3.5. Исследование макроструктуры в условиях термодеформационных испытаний
5.3.6. Особенности пластической деформации и разрушения сварных соединений
5.4. Сочетание метода температурной микроскопии с другими методами исследования структуры металлов
5.5. Классификация основных видов микрорельефов на поверхности металла, образующихся в условиях термодеформационного воздействия
5.5.1. Общие положения
5.5.2. Деформационные внутризеренные микрорельефы
5.5.3. Деформационные межзеренные микрорельефы
5.5.4. Термические микрорельефы
5.5.5. Нарушения сплошности (микротрещины)
5.6. Примеры использования температурной микроскопии для исследования структурных особенностей и разрушения конструкционных металлических материалов, их сварных соединений и поверхностных покрытий в условиях термодеформационного воздействия
Глава 6. Дефекты в конструкционных металлах и их сварных соединениях
6.1. Дефекты в конструкционных сталях
6.1.1. Дефекты в слитках и отливках
6.1.1.1. Внутренние дефекты
6.1.1.2. Дефекты поверхности
6.1.2. Дефекты непрерывной (полунепрерывной) разливки стали
6.1.2.1. Дефекты формы слитков (слябов)
6.1.2.2. Внутренние дефекты
6.1.2.3. Дефекты поверхности слитков, заготовок
6.1.3. Дефекты в металлопродукции
6.1.3.1. Дефекты, обусловленные качеством металла слитка
6.1.3.2. Поверхностные дефекты, образовавшиеся при температурно-деформационной обработке слитков
6.1.3.3. Дефекты, образовавшиеся при транспортировке и хранении
6.2. Дефекты в деформируемых алюминиевых сплавах
6.2.1. Дефекты в слитках
6.2.2. Дефекты в деформированном металле
6.2.2.1. Внутренние дефекты
6.2.2.2. Дефекты поверхности
6.2.2.3. Дефекты формы
6.2.3. Дефекты в прессованных полуфабрикатах
6.2.3.1. Внутренние дефекты
6.2.3.2. Дефекты поверхности
6.2.3.3. Дефекты формы
6.2.4. Дефекты в штамповках и поковках
6.2.4.1. Внутренние дефекты
6.2.4.2. Дефекты поверхности
6.2.4.3. Дефекты формы
6.2.5. Дефекты термической обработки
6.2.6. Дефекты, образовавшиеся при транспортировке и хранении
6.3. Основные дефекты в титановых сплавах
6.3.1. Дефекты металлургического происхождения
6.3.2. Дефекты технологического происхождения
6.4. Основные дефекты в никелевых сплавах
6.5. Дефекты в сварных соединениях
6.5.1. Трещины
6.5.2. Поры
6.5.3. Усадочные раковины
6.5.4. Непровар
6.5.5. Несплавление
6.5.6. Слипание
6.5.7. Неметаллические включения
6.5.8. Металлические включения
6.5.9. Флокены
6.5.10. Подрез
6.5.11. Наплыв
6.5.12. Прожог
6.5.13. Кратер
6.5.14. Перегрев металла
Глава 7. Методы неразрушающего контроля
7.1. Общие положения
7.2. Методы оптического контроля
7.2.1. Требования к методам оптического контроля
7.2.2. Измерение отклонений формы металлопродукции от заданной
7.3. Методы радиационного контроля
7.3.1. Радиационная дефектоскопия
7.3.2. Радиографический контроль сварных соединений
7.3.3. Электрорадиографический контроль сварных соединений
7.3.4. Радиационный контроль слитков черных и цветных металлов
7.4. Методы акустического (ультразвукового) контроля
7.4.1. Акустическая (ультразвуковая) дефектоскопия для контроля металлических труб
7.4.2. Акустический (ультразвуковой) контроль листового проката
7.4.3. Акустический (ультразвуковой) контроль поковок из черных и цветных металлов
7.4.4. Акустический (ультразвуковой) контроль железнодорожных рельсов
7.5. Методы теплового контроля
7.6. Методы электрического контроля
7.7. Методы капиллярного контроля
7.8. Методы магнитного контроля
7.8.1. Магнитопорошковый контроль
7.8.2. Магнитографический контроль швов сварных соединений трубопроводов
7.8.3. Метод магнитной памяти металла
7.9. Методы течеискания
7.9.1. Выбор методов и средств испытаний на герметичность
7.9.2. Испытания на герметичность
7.9.3. Масс-спектрометрический метод течеискания
7.10. Вихретоковый метод контроля электрической проводимости цветных металлов
Глава 8. Методы контроля механических свойств металлов
8.1. Общие положения
8.2. Правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний металлов
8.2.1. Отбор проб, заготовок и образцов из проката
8.2.2. Отбор проб, заготовок и образцов из труб
8.2.3. Отливка проб и изготовление образцов из чугуна
8.3. Методы испытаний на статическое растяжение
8.3.1. Испытания на растяжение при комнатной температуре
8.3.2. Испытания на растяжение при повышенных температурах
8.3.3. Испытания на растяжение при пониженных температурах
8.3.4. Испытание на длительную прочность при растяжении
8.3.5. Испытание на ползучесть при температурах до 1200 °С
8.3.6. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении
8.3.7. Испытания на растяжение труб
8.3.8. Испытания на растяжение тонких листов и лент
8.3.9. Испытание на растяжение проволоки
8.4. Метод испытания на сжатие
8.5. Методы испытаний на изгиб
8.5.1. Испытания на статический изгиб
8.5.2. Испытание на перегиб проволоки
8.5.3. Испытание на перегиб листов и лент
8.5.4. Испытание на изгиб навивкой листов и лент толщиной менее 2,5 мм
8.5.5. Метод испытания на кручение
8.6. Методы измерения твердости
8.6.1. Измерение твердости при статическом нагружении
8.6.2. Измерение твердости при динамическом нагружении
8.7. Методы испытаний при ударных нагрузках
8.7.1. Испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах
8.7.2. Испытания на ударный изгиб при температурах от —100 до —269 °С
8.7.3. Испытания на ударный изгиб стальных труб и листового проката
8.7.4. Определение склонности металлов к механическому старению по испытанию на ударный изгиб
8.8. Методы испытаний при циклических нагрузках
8.8.1. Испытания на усталость
8.8.2. Испытания на малоцикловую усталость
8.8.3. Испытание проволоки на знакопеременное скручивание
8.9. Метод испытания на кручение
Глава 9. Методы контроля свойств сварных и паяных металлических соединений
9.1. Методы контроля механических свойств сварных соединений
9.1.1. Общие положения
9.1.2. Правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний сварных соединений
9.1.3. Испытания сварных соединений при статических нагрузках
9.1.4. Испытания сварных соединений при ударных нагрузках
9.1.5. Измерения твердости металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла
9.2. Методы механических испытаний паяных соединений
9.2.1. Испытания на растяжение и длительную прочность паяных соединений
9.2.2. Испытания на статический изгиб паяных соединений
9.2.3. Испытания на ударный изгиб паяных соединений
9.2.4. Испытания на усталость паяных соединений
Глава 10. Методы контроля технологических свойств металлических материалов, их сварных и паяных соединений
10.1. Стандартизованные методы
10.1.1. Испытание на бортование металлических труб
10.1.2. Испытание на раздачу металлических труб
10.1.3. Испытание на сплющивание металлических труб
10.1.4. Испытание на осадку сортового проката и проволоки
10.1.5. Испытание на расплющивание металлических прутков или готовых заклепок
10.1.6. Испытание на выдавливание металлических листов и лент по Эриксену
10.1.7. Испытание сталей на прокаливаемость
10.1.8. Оценка влияния сварки плавлением на основной металл
10.1.9. Испытания на сопротивляемость образованию холодных трещин при сварке плавлением
10.1.10. Испытания на сопротивляемость образованию горячих трещин при сварке плавлением
10.1.11. Оценка хладостойкости сварных конструкций по реакции на ожог сварочной дугой
10.1.12. Оценка влияния жидкого припоя на механические свойства паяемого материала
10.1.13. Определение заполнения зазора припоем
10.1.14. Определение растекания припоя
10.1.15. Определение температуры распайки
10.2. Нестандартизованные методы
10.2.1. Определение совместимости металлических материалов с припоями
10.2.2. Определение снижения прочности металлических материалов с трещинами под действием припоя
10.2.3. Исследование природы и трансформации дефектов поверхности заготовок из труб в условиях производства
10.3. Другие методы технологических испытаний
Глава 11. Методы контроля качества порошковых металлических материалов
11.1. Методы контроля металлических порошков
11.1.1. Отбор проб порошков
11.1.2. Определение текучести порошков
11.1.3. Определение удельной поверхности порошков
11.1.4. Определение формы частиц металлических порошков
11.1.5. Определение величины частиц порошков
11.1.6. Определение насыпной плотности порошков
11.1.7. Определение уплотняемости порошков
11.1.8. Определение плотности порошков после утряски
11.1.9. Определение плотности формовок из порошков
11.1.10. Определение прочности прессовок из порошков
11.2. Методы контроля механических свойств спеченных материалов и твердых сплавов
11.2.1. Отбор образцов для испытаний на растяжение спеченных материалов
11.2.2. Определение модуля упругости (модуля Юнга) спеченных твердых сплавов
11.2.3. Испытание на радиальное сжатие порошковых материалов
11.2.4. Определение предела прочности и предела текучести при сжатии спеченных твердых сплавов
11.2.5. Определение твердости по Виккерсу спеченных твердых сплавов
11.2.6. Определение твердости по Роквеллу спеченных твердых сплавов
11.2.7. Определение предела прочности при поперечном изгибе спеченных твердых сплавов
11.2.8. Испытание на ударный изгиб порошковых материалов
11.3. Методы определения физических свойств спеченных материалов и твердых сплавов
11.3.1. Определение плотности твердых спеченных сплавов
11.3.2. Определение проницаемости газов и жидкостей в порошковых изделиях
11.3.3. Определение величины пор порошковых материалов
11.3.4. Определение удельного электрического сопротивления спеченных твердых сплавов
11.3.5. Определение коэрцитивной силы спеченных твердых сплавов
Глава 12. Методы контроля качества покрытий
12.1. Общие положения
12.2. Требования к технологическим процессам нанесения покрытий
12.3. Методы контроля качества покрытий
12.3.1. Контроль качества покрытий на металлических поверхностях
12.3.2. Контроль толщины восстановительных покрытий
12.3.3. Контроль качества термических покрытий
12.3.4. Контроль анодно-оксидных покрытий на полуфабрикатах из алюминия и его сплавов
12.3.5. Контроль коррозионных поражений покрытий
12.3.6. Контроль временной противокоррозионной защиты
12.3.7. Ускоренные коррозионные испытания покрытий
12.3.8. Испытания на термоусталость жаростойких покрытий в газовых потоках на клиновидных образцах
12.3.9. Определение жаростойкости защитных покрытий
Глава 13. Методы контроля износостойкости
13.1. Общие положения
13.1.1. Термины и определения, применяемые при описании износостойкости
13.1.2. Требования к методам испытаний на износостойкость
13.1.3. Требования к методам установления предельного износа изделий
13.2. Методы испытаний на абразивный износ
13.2.1. Испытание на абразивное изнашивание при трении о закрепленные абразивные частицы
13.2.2. Испытание на износостойкость при трении о нежестко закрепленные абразивные частицы
13.2.3. Испытание на ударно-абразивное изнашивание
13.2.4. Испытание на изнашивание при ударе в условиях низких температур
13.2.5. Испытание на износостойкость материалов и деталей при гидроэрозионном изнашивании дисперсными частицами
13.2.6. Испытание материалов и покрытий на газоабразивное изнашивание с помощью центробежного ускорения
13.3. Методы испытаний на трение и истирание
13.3.1. Измерение износа деталей трущихся сопряжений
13.3.2. Оценка истирающей способности поверхностей при трении
13.3.3. Испытание материалов на изнашивание при фреттинге и фреттинг-коррозии
13.3.4. Испытание на трение и изнашивание при смазывании маслохладоновыми смесями
13.3.5. Оценка износостойкости восстановленных деталей
13.3.6. Оценка истирающей способности поверхностей восстановленных валов
13.3.7. Оценка противозадирных свойств машиностроительных материалов
13.4. Метод ускоренных ресурсных испытаний с периодическим форсированием режима
13.5. Метод определения энергоемкости при пластической деформации металлических материалов
13.6. Стандарты США по методам триботехнических испытаний
13.7. Перечень нестандартизованных методов триботехнических испытаний
Глава 14. Методы коррозионных испытаний
14.1. Общие положения
14.2. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости
14.3. Методы испытаний на коррозионное растрескивание
14.3.1. Общие требования
14.3.2. Испытание образцов на коррозионное растрескивание при одноосном растяжении
14.3.3. Испытание на коррозионное растрескивание образцов в виде изогнутого бруса
14.3.4. Ускоренные испытания на коррозионное растрескивание высокопрочных сталей и титановых сплавов
14.3.5. Ускоренные испытания на коррозионное растрескивание алюминиевых и магниевых сплавов без защитных покрытий
14.4. Методы испытаний на стойкость против межкристаллитной коррозии
14.4.1. Испытания на стойкость против межкристаллитной коррозии коррозионностойких сталей и сплавов
14.4.2. Испытания на стойкость против межкристаллитной коррозии металлопродукции из коррозионностойких сталей и сплавов
14.4.3. Ускоренные испытания на межкристаллитную коррозию
14.5. Метод ускоренных испытаний на расслаивающую коррозию
14.6. Методы ускоренных испытаний на стойкость к питтинговой коррозии коррозионностойких сталей и сплавов
14.7. Методы испытаний на коррозионные потери в атмосферных условиях
14.7.1. Определение коррозионной агрессивности атмосферы
14.7.2. Испытания на климатических испытательных станциях
14.7.3. Ускоренные коррозионные испытания атмосферостойкой стали
14.7.4. Ускоренные коррозионные испытания алюминия, магния и их сплавов
14.7.5. Расчетно-экспериментальный метод ускоренного определения коррозионных потерь в атмосферных условиях
14.8. Методы коррозионных электрохимических испытаний
14.9. Методы определения жаростойкости стали и сплавов
14.10. Методы испытаний временной противокоррозионной защиты изделий
Глава 15. Методы контроля химического состава конструкционных материалов
15.1. Общие положения и методы отбора проб для определения химического состава
15.2. Сталь углеродистая и чугун нелегированный (определяют углерод и графит, серу, фосфор, кремний, марганец, мышьяк, хром, медь, никель, алюминий, титан, ванадий, цирконий, кальций)
15.3. Чугун легированный (определяют углерод, серу, кремний, фосфор, марганец, хром, ванадий, никель, медь, титан, мышьяк, магний, кобальт)
15.4. Стали легированные и высоколегированные (определяют углерод, серу, кремний, фосфор, марганец, вольфрам, хром, ванадий, никель, молибден, медь, титан, алюминий, мышьяк, азот, бор, ниобий, микропримеси (сурьма, свинец, олово, цинк, кадмий), селен, церий, цирконий, тантал, висмут, вольфрам, молибден)
15.5. Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые (определяют оксид алюминия, бор, бериллий, висмут, ванадий, железо, кремний, калий, кадмий, литий, магний, марганец, медь, мышьяк, натрий, никель, олово, свинец, сурьму, титан, хром, редкоземельные элементы и иттрий, цирконий, цинк, скандий, галлий)
15.6. Сплавы магниевые (определяют алюминий, марганец, цинк, индий, цирконий, кадмий, кальций, кремний, лантан, литий, калий, медь, натрий, неодим, никель, редкоземельные элементы + церий, серебро, титан, хлор, железо, бериллий)
15.7. Сплавы медноцинковые (определяют медь, свинец, железо, марганец, олово, сурьму, висмут, мышьяк, серу, алюминий, никель, кремний, фосфор, цинк)
15.8. Бронзы оловянные (определяют медь, свинец, олово, фосфор, никель, цинк, железо, алюминий, кремний, сурьму, висмут, серу, марганец, магний, мышьяк, титан)
15.9. Бронзы безоловянные (определяют медь, алюминий, железо, марганец, никель, кремний, свинец, мышьяк, сурьму, олово, фосфор, цинк, бериллий, титан, кобальт, кадмий, серебро, хром, теллур, магний)
15.10. Бронзы жаропрочные (определяют медь, кремний, хром, фосфор, железо, никель, свинец, цирконий, кобальт, титан)
15.11. Никель, никелевые и медноникелевые сплавы (определяют медь, никель, никель + кобальт, цинк, железо, марганец, кремний, алюминий, кобальт, углерод, вольфрам, магний, мышьяк, хром, сурьму, цинк + кадмий + свинец + + висмут + олово, висмут, серу, фосфор, свинец, титан, олово, кальций)
15.12. Сплавы жаропрочные на никелевой основе (определяют олово, сурьму, свинец, висмут, свинец + висмут, мышьяк)
15.13. Методы определения содержания газов в металлах
Библиографический список
Приложения
1. ГОСТы, использованные в главах 1—14
2. ГОСТы, использованные в главе 15
3. Основные международные стандарты (ИСО), используемые или рекомендуемые для использования при контроле качества металлов, их сварных и паяных соединений
4. Термины и определения
5. Характеристика основного оборудования для металловедческих исследований конструкционных материалов