4.2. Ăn mòn hóa học

Các kỹ thuật ăn mòn hóa học dưới đây là sự chuẩn bị có hiệu quả cho việc kiểm tra sự ram bề mặt. Kiểu ăn mòn hóa học cần được chọn dựa vào vật liệu cần kiểm tra và sự dễ dàng thực hiện.

Ăn mòn hóa học kiểu 2 (xem Bảng 2) được xem là một phương pháp kiểm tra sản phẩm tốt. Kiểu 2 thường được sử dụng để kiểm tra thép thấm các bon và cũng có thể được sử dụng để kiểm tra các khu vực tôi bề mặt của thép được tôi. Kiểu 3 (xem Bảng 3) thường được sử dụng để kiểm tra thép dụng cụ và thép hợp kim cao và cũng có thể được sử dụng thay cho kiểu 2. Khi sử dụng quy trình ăn mòn hóa học kiểu 3 không yêu cầu làm sạch bằng phun hạt đánh bóng.

Các chi tiết không thể nhúng chìm vào bể thì có thể được ăn mòn hóa học bằng cách sử dụng bàn chải sợi bông và sử dụng cùng vật liệu và kỹ thuật mô tả ở Bảng 2 hoặc Bảng 3. Kỹ thuật ăn mòn hóa học bằng bàn chải khó kiểm soát và đánh giá, do vậy phương pháp nhúng chìm vào bể được ưu tiên lựa chọn nếu có thể. Việc sử dụng kỹ thuật ăn mòn hóa học bằng bàn chải phải được thỏa thuận bởi khách hàng và nhà cung cấp.

Kiểm tra các chi tiết ngay sau khi thực hiện quy trình ăn mòn.

Sự sấy nóng trong lò ở nhiệt độ cao để giảm sự giòn hydro là tùy chọn. Nhiệt độ sấy nóng cực đại phải thấp hơn nhiệt độ nhiệt luyện cuối cùng ít nhất 14oC. Thời gian sấy nóng khoảng 2h đến 4h.

Bảng 2 - Ăn mòn hóa học kiểu 2

Bước ¹⁾

Quá trình

...

...

...

Thời gian yêu cầu ³⁾

Chú ý

1

Ăn mòn bằng axít nitric ⁴⁾

Axit nitric 3% đến 5% (theo thể tích)

Trong cồn:......

Trong nước:.......

30 s đến 60 s

10 s đến 30 s

...

...

...

2

Rửa

Nước

Theo yêu cầu

Để loại bỏ hết axit

3

Nhúng cồn ⁵⁾

Cồn

Nhúng & làm khô

...

...

...

4

Tẩy ³⁾

Axit clohydric 4% - 6% (theo thể tích)

Trong cồn:............

Trong nước:.........

30 s đến 60 s

Chi tiết cần được nhúng chìm trong thời gian đủ để tạo ra màu xám nâu đều trên chi tiết; thời gian thích hợp cho tẩy cần được xác định bằng thử và thử lại

5

Rửa

...

...

...

Theo yêu cầu

Để loại bỏ hết axit

6

Trung hòa

Dung dịch kiềm với độ pH tối thiểu là 10

10 s đến 60 s

Lắc chi tiết khi nhúng

7

Rửa

...

...

...

Theo yêu cầu

Để loại bỏ hết chất ăn mòn

8

Nhúng cồn ⁵⁾

Cồn

Nhúng & làm khô

Để loại bỏ hết nước

9

Dầu

...

...

...

Chỉ nhúng

Để phòng ngừa ăn mòn và đổi màu

1) Cần phải lắc đều các chi tiết khi nhúng vào bể và rửa để tránh tình trạng ăn mòn thành đốm cũng như để thực hiện trung hòa hoàn toàn.

2) Tất cả các dung dịch được sử dụng ở nhiệt độ môi trường.

3) Có thể cho phép có sai lệch so với thời gian đã nêu ở trên.

4) Các vùng không cần kiểm tra bằng ăn mòn hóa học cần được che phủ một cách phù hợp để tránh lấy đi kim loại ban đầu. Khoảng 0,003mm kim loại ban đầu trên bề mặt bị ăn mòn bởi ăn mòn hóa học đối với mỗi lần thực hiện quá trình này.

5) Quy trình tùy chọn: rửa nước nóng ở nhiệt độ tối thiểu là 65^oC, tiếp theo là làm khô bằng thổi khí, có thể được sử dụng thay cho nhúng cồn.

Bảng 3 - Ăn mòn hóa học kiểu 3

...

...

...

Quá trình

Dung dịch ²⁾

Thời gian yêu cầu ³⁾

Chú ý

1

Làm sạch bằng axit clohidric ⁴⁾

Axit clohidric 4% đến 6% (Theo thể tích)

Trong cồn:.......

Trong nước:......

...

...

...

30s đến 60s

Thời gian chính xác cần được xác định bằng thử.

2

Rửa

Nước

Theo yêu cầu

Để loại bỏ hết axit

3

Nhúng cồn ⁵⁾

...

...

...

Nhúng & làm khô

Để rửa sạch nước

4

ăn mòn bằng axít nitric ⁴⁾

Axit nitric 3% đến 5%

(Theo thể tích)

Trong cồn:.........

Trong nước:.......

1,5min đến 3,5min

...

...

...

Thời gian chính xác để phát triển lớp màng ôxit màu đen sẽ thay đổi; thời gian cần được xác định và lập lại.

5

Rửa

Nước

Theo yêu cầu

Để loại bỏ hết axit

6

Nhúng cồn ⁵⁾

Cồn

...

...

...

Để loại bỏ hết nước

7

Tẩy ³⁾

Axit clohidric 4% đến 6%

(Theo thể tích)

Trong cồn:........

Trong nước:......

1,5min đến 3,5min

30s đến 60s

...

...

...

8

Rửa

Nước

Theo yêu cầu

Để loại bỏ hết axit

9

Trung hòa

Dung dịch kiềm với độ pH tối thiểu là 10

10s đến 60s

...

...

...

10

Rửa

Nước

Theo yêu cầu

Để loại bỏ hết dung môi ăn mòn

11

Nhúng cồn ⁵⁾

Cồn

Nhúng & làm khô

...

...

...

12

Dầu

Chống gỉ

Chỉ nhúng

Để phòng ngừa ăn mòn và đổi màu

1) Cần phải lắc đều các chi tiết khi nhúng vào bể và rửa để tránh tình trạng ăn mòn thành đốm cũng như để thực hiện trung hòa hoàn toàn.

2) Tất cả các dung dịch được sử dụng ở nhiệt độ môi trường.

3) Có thể cho phép có sai lệch so với thời gian đã nêu ở trên.

4) Các vùng không cần kiểm tra bằng ăn mòn hóa học cần được che phủ một cách phù hợp để tránh ăn mòn kim loại. Khoảng 0,003mm kim loại gốc bề mặt bị ăn mòn bởi ăn mòn hóa học mỗi lần thực hiện quá trình này.

...

...

...

5. Tiêu chuẩn kiểm tra

5.1. Đặc điểm bề ngoài và phân loại

Đặc điểm bề ngoài của biểu hiện ram được mô tả ở Bảng 4. Các chi tiết không có biểu hiện ram sẽ có màu xám đều khi được làm sạch hoàn toàn và ăn mòn hóa học. Các vùng bị ram cục là các vùng có màu đen hoặc xám trên chi tiết được ăn mòn hóa học. Nói chung mức độ ram tăng khi màu trở nên tối hơn. Nếu lượng nhiệt sinh ra trong khi đánh bóng đủ lớn thì có thể gây ra sự biến cứng. Vùng bị biến cứng lại sẽ chứa một vùng mactensit trắng hoặc hơi trắng và có thể bao quanh bởi một vùng bị ram đen.

Bất kỳ một dấu hiệu nào, đặc biệt là vết cháy biến cứng (ví dụ: mactensit không bị ram) có thể ảnh hưởng tới độ bền của chi tiết, nhưng chi tiết có thể vẫn hoạt động được.

Quy trình kiểm tra thích hợp đối với các chi tiết có các dấu hiệu ram là kiểm tra bằng hạt từ, đặc biệt là các chi tiết có dấu hiệu cấp D hoặc E; các chi tiết này có nhiều nghi ngờ bị nứt.

Nên sử dụng hệ thống phân loại đưa ra ở Bảng 4 để phát triển tiêu chuẩn chấp nhận hoặc loại bỏ. Người sử dụng tiêu chuẩn này nên thiết lập các tiêu chuẩn tham khảo riêng.

5.2. Ảnh hưởng của độ cứng bề mặt

Phương pháp ăn mòn hóa học này phát hiện được sự thay đổi độ cứng bề mặt dễ dáng hơn so với hầu hết phương pháp kiểm tra độ cứng. Kinh nghiệm bảo đảm sự giảm số ứng xuất cho phép, σ_{H lim}, các giá trị đối với các bề mặt thấm cacbon có sự ram cục bộ. Khi có thể, nên kiểm tra vùng bị ram nên nhờ sử dụng các phương pháp thử độ cứng tế vi. Vì có các phương pháp thử độ cứng khác nhau cho nên cần báo cáo về loại thiết bị, tải trọng và các bảng chuyển đổi được sử dụng, có một số thiết bị thử độ cứng tế vi xách tay cho phép thử độ cứng mà không làm hư hỏng chi tiết. Tuy nhiên, việc sử dụng đúng là rất quan trọng để đảm bảo các chỉ số đo độ cứng chính xác. Một số khu vực khó tiếp cận cũng có thể không tiếp cận được bằng thiết bị này.

Các dấu chỉ báo sai các vết bẩn, ố, gỉ hoặc sự khác biệt khác về tình trạng bề mặt gây ra phải được làm sạch và thử lại. Vì sự ăn mòn hóa học lặp lại có thể lấy đi lượng kim loại đáng kể, cho nên cần quan tâm để đảm bảo rằng kích thước với dung sai nhỏ được duy trì. Các vết bẩn thường được phân biệt với các dấu hiệu ram thực do các vết bẩn có thể được lau sạch hoàn toàn.Các dấu hiệu ram sẽ giữ màu tối hơn so với các vùng xung quanh, ngay cả sau khi lau. Cần chú ý rằng các quy trình ăn mòn hóa học này có thể được sử dụng để phát hiện ra các khác biệt về độ cứng khác như là sự khác biệt do sự thay đổi hóa học, các vùng đốm hoặc không thấm cacbon.

...

...

...

Mã đứng đầu

F = các bề mặt làm việc; bao gồm các sườn răng, chân răng được đánh bóng, ngõng trục, và các vùng khác nếu quy định.

N = các bề mặt không làm việc; bao gồm tất cả các bề mặt được đánh bóng khác;

Mã cấp ¹⁾

Cấp

Mô tả

Biểu hiện bên ngoài, vùng xấu nhất

A

B

...

...

...

D

E

Không bị ram

Ram nhẹ

(Ram trung bình)

Ram nặng

Biến cứng, nung nóng quá mức

Màu xám đều

Dấu hiệu chỉ báo hẹp (sáng)

...

...

...

Dấu hiệu chỉ báo rộng (tối)

Vùng trắng được bao quang bởi dấu hiệu chỉ báo đen

Mã tiếp sau

Mức

Phần trăm cực đại của bề mặt bị ảnh hưởng ¹⁾

1

2

3

10%

...

...

...

Không hạn chế

1) Được đo trên một bề mặt như sườn răng

CHÚ THÍCH: Sự phân loại mẫu như sau:

FA/NB2: Không cho phép ram trên bất kỳ bề mặt làm việc nào, nhưng được phép ram nhẹ không quá 25% bề mặt không làm việc xấu nhất, ví dụ vai trục.

FB1/NB2

FB2: Ngụ ý không hạn chế trên các bề mặt không làm việc.

FB3/FB2/ND3: Sự ram nhẹ với lượng không giới hạn và được phép ram nặng không quá 25% diện tích bề mặt làm việc xấu nhất, ví dụ một bề mặt sườn răng. Ngoài ra cho phép ram nặng với lượng không hạn chế trên các bề mặt không làm việc.

6. Sửa chữa các chi tiết ram bề mặt

Nếu lượng dư cho phép, có thể sửa chữa các chi tiết được đánh bóng tinh không được chấp nhận thông qua kiểm tra sự ram bề mặt. Sự cho phép sửa chữa các chi tiết có thể do khách hàng yêu cầu.

...

...

...

Sự lăn ép có thể giảm một số ảnh hưởng xấu do đánh bóng. Lực lăn ép trên các khu vực bề mặt bị ram phải được thỏa thuận bởi khách hàng và nhà cung cấp.

7. Làm sạch sự ăn mòn hóa học

Nếu có yêu cầu, có thể làm sạch sự đổi màu do ăn mòn hóa học vì mục đích thẩm mỹ bởi chất làm sạch loại kiềm, điện phân tiêu chuẩn, đánh bóng bằng hơi nước, đánh bóng hoặc làm sạch bằng hạt thủy tinh. Việc tẩy sạch có thể làm mất đi lượng kim loại ban đầu có liên quan hoặc thay đổi cấu trúc bề mặt, tuy nhiên sự đổi màu không có ảnh hưởng xấu đến sự hoạt động.

8. Bảo trì và kiểm tra

Để kiểm tra tính năng của dung dịch, cần chú ý rằng các chi tiết có các dấu hiệu ram đã biết cần được ăn mòn hóa học theo yêu cầu, tùy thuộc vào việc sử dụng dung dịch hoặc khi pha chế dung dịch mới. Sau khi ăn mòn hóa học và kiểm tra, hậu quả ăn mòn hóa học phải được làm sạch khỏi mẫu như chỉ ra ở Điều 7. Sau đó mẫu phải được bảo vệ khỏi gỉ. Các mẫu này cần được thay thế định kỳ.

Các dung dịch phải được kiểm tra về nồng độ và sự nhiễm bẩn sau các khoảng thời gian nhất định, tùy thuộc vào việc sử dụng và hướng dẫn thích hợp. Phương pháp ưu tiên để kiểm tra dung dịch axit trong cồn là chuẩn độ dung dịch kiềm.

9. Sự an toàn và bảo vệ môi trường

Cần tuân theo các yêu cầu sau đây để đảm bảo an toàn và bảo vệ môi trường:

a) Axit và kiềm đặc và loãng có thể gây nguy hiểm. Nếu thân thể bị tiếp xúc, cần rửa ngay bằng nước lạnh và đến khám bác sĩ;

...

...

...

c) Luôn luôn cho axit vào nước hoặc cồn. Không cho nước hoặc cồn vào axit;

d) Đậy kín các thùng chứa khi không sử dụng;

e) Luôn đeo găng tay bảo vệ, mặt nạ và tạp dề khi pha hoặc làm việc với hóa chất axit và kiềm;

f) Tuân thủ các quy định về sức khỏe và an toàn lao động đề cập trong tập huấn, dữ liệu an toàn vật liệu, kho chứa và dán nhãn các thùng chứa và bình chứa;

g) Tuân thủ các quy định liên quan đến giới hạn cho phép tiếp xúc đối với tất cả axit, hóa chất và các sản phẩm khác;

h) Việc thông gió phải phù hợp với các quy định áp dụng;

i) Tuân thủ các quy định về chất lỏng dễ cháy nổ, các tiêu chuẩn về bảo hiểm và chống cháy liên quan đến kho chứa và sử dụng dung môi dễ cháy;

j) Cần nắm rõ các quy định của chính phủ về chất thải nguy hiểm và vận chuyển hóa chất;

k) Cần nắm rõ các quy định về báo cáo và thông báo cho cộng đồng.