Trawienie zgładów metalurgicznych stali nierdzewnych ferrytycznych X6Cr17 (AISI 430BA) oraz X2CrTi17 (AISI 430 Ti)

W jaki sposób i jakim odczynnikiem należy trawić zgłady metalurgiczne stali nierdzewnych ferrytycznych X6Cr17 (AISI 430BA) oraz X2CrTi17 (AISI 430 Ti)?

Trawienie stali nierdzewnych w zależności od struktury stali oraz pożądanego efektu wymaga zastosowania różnych odczynników chemicznych. W tablicy 1 przedstawiono odczynniki chemiczne stosowane do trawienia stali nierdzewnych w zależności od składu chemicznego stali nierdzewnej, a w tablicy 2 skład chemiczny odczynników oraz zalecaną procedurę trawienia.

Tablica 1. Odczynniki do trawienia stali nierdzewnych wg ASTM E407-99
 

Skład stali	Odczynnik	Stosowanie
Fe+4÷12%Cr	80,87,88,89,90,91,79,210	Ogólna struktura
	86	Chemiczne polerowanie z trawieniem
Fe+4÷30%Cr+<6%Ni (stale serii 400)   (Stale X6Cr17 i X2CrTi17)	80,87,88,89,34,40,92,93,94, 91,226	Ogólna struktura
	96,97,98	Faza sigma
	31c	Węgliki
	86	Chemiczne polerowanie z trawieniem
	219	Trawieni granic ziaren
	220	Zaciemnienie ferrytu delta
Fe+12÷20%Cr+4÷10% Ni+<7% innych pierwiastków	80, 31c,89,99,100,91	Ogólna struktura
	31c	Węgliki
	86	Chemiczne polerowanie z trawieniem
	220	Zaciemnienie ferrytu delta
Fe+15÷30%Cr+6÷10% Ni+<5% innych pierwiastków (stale serii 300) oraz Fe+16÷25%Cr+3÷6%Ni +5÷10%Mn (stale serii 200)	13b,89,87,88,83a,80,94,95,91, 101,212,221,226	Ogólna struktura
	13a,102,31c,48c,213	Węgliki i stale uwrażliwione
	48,96,97,98	Zabarwia fazę sigma
	103,104,98	Uwidocznienie fazy sigma i
	103,104	Spawów przy łączeniu różnych metali
	86	Chemiczne polerowanie z trawieniem
	219	Trawi granice ziaren
	220	Zaciemnienie ferrytu delta

 

 

Tablica 2. Skład chemiczny i zalecana procedura trawienia wg ASTM E407

 

Odczynnik	Skład	Procedura trawienia
13 a, b	310g kwas szczawiowy, 100mL woda	Elektrolitycznie 6V przez (a) 10–15s., (b) 1min. Zastosować katodę ze stali nierdzewnej i platynowe lub chromonikielinowe połączenia do próbki.
31	110gperoksodisiarczanu(VI) amonu 100mL woda	Elektrolitycznie 6V od kilku sekund do minuty.
34	45g FeCl3 50mL HCl 100mL woda	Zanurzyć lub przetrzeć od kilka sekund do kilku minuty. Niewielki dodatek HNO3 aktywuje roztwór i zmniejsza pitting. Powtórzyć w razie konieczności.
40	5g FeCl3 16mL HCl 60mL etanol (95%) lub metanol (95%)	Zanurzyć lub przetrzeć od kilku sekund do kilku minut.
79	40mL HCl 5g CuCl2 30mL woda 25mL etanol (95%) lub metanol (95%)	Przetrzeć przez kilka sekund do minuty
80	5mL HCl 1g kwas pikrynowy 100mL etanol (95%) lub metanol (95%)	Zanurzyć lub przetrzeć od kilku sekund do 15min. Reakcja może być przyspieszona przez dodatek kilku kropli 3% H2O2. Odczynnik Viella.
83	10g CrO3 100mL woda	Elektrolitycznie 6V przez 5–60s. Wytrawia węgliki.
86	3g kwas szczawiowy 4mL H2O2(30%) 100mL woda	Roztwór powinien być świeżo przygotowany. Zanurzyć na 15–25min. Może być konieczne wielokrotne trawienie.
87	10mL HNO3 20–50mL HCl 30mL glicerol	Stosować wyciąg laboratoryjny – mogą powstać szkodliwe gazy. Środki ostrożności – Wymieszać gruntownie HCl i glicerol przed dodaniem HNO3. Nie składować. Nie stosować jak roztwór osiągnie ciemno pomarańczowy kolor. Zanurzyć lub przetrzeć od kilku sekund do kilku minut. Dla zainicjowania reakcji trawienia przed użyciem powierzchnię próbki można zmyć ciepłą wodą.
88	10mL HNO3 20mL HCl 30mL woda	Stosować wyciąg laboratoryjny – mogą powstać szkodliwe gazy. Środki ostrożności – Nie stosować jak roztwór osiągnie ciemno pomarańczowy kolor. Zanurzyć lub przetrzeć od kilku sekund do kilku minut. Silniej reaguje niż odczynnik 87.
89	10mL HNO3 10mL kwas octowy 15mL HCl 2–5 kropli glicerolu	Stosować wyciąg laboratoryjny. Nie składować. Zanurzyć lub przetrzeć od kilku sekund do kilku minut.
90	10mL HNO3 20mL HF 20–40 mL glicerol	Zanurzyć na 2-10s.
91	5mL HNO3 5mL HCl 1g kwas pikrynowy 200mL etanol (95%) lub metanol (95%)	Ten odczynnik odpowiada zmieszanu w stosunku 1 do 1 odczynników 80 i 74 (5% HNO3). Przemywać prze 30s lub dłużej.
92	10mL HCl 100mL etanol (95%) lub metanol (95%)	Zanurzyć na 5–30min lub elektrolitycznie przy 6V przez 3–5s.
93	Stężony HNO3	Stosować wyciąg laboratoryjny. Elektrolitycznie 0,2A/cm2 przez kilka sekund.
94	2g CuCl2 40mL HCl 40–80mL etanol (95%) lub metanol (95%)	Zanurzyć od kilku sekund do kilku minut. Trawi łatwiej ferryt niż austenit. Odczynnik Kallinga.
95	2g CuCl2 40mL HCl 40–80mL etanol (95%) lub metanol (95%) 40mL woda	Zanurzyć lub przetrzeć od kilku sekund do kilku minut. Odczynnik Kallinga.
96	85g NaOH 50mL woda	Elektrolitycznie 6V przez 5–10s.
97	45g KOH 60mL woda	Elektrolitycznie 2,5V przez kilka sekund. Faza sigma i chi trawią się na kolor od żółtego do czerwono-brązowego, ferryt od szarego do niebiesko-szarego, węgliki słabo wytrawione, nie trawi austenitu.
98	10g K3Fe(CN)4 10g KOH lub NaOH 100mL woda	Stosować wyciąg laboratoryjny – mogą powstać szkodliwe gazy. Środki ostrożności – stosować świeży roztwór. (a) zanurzyć lub przetrzeć przez 15–60s. Ujawnia węgliki i fazę sigma. (b) zanurzyć w świeżym, ciepłym roztworze na 2–20min. Ujawnia węgliki – ciemne, ferryt na żółto, fazę sigma na niebiesko. Austenit staje się brązowy lub przetrawiony. Odczynnik Murakami.
99	25mL HCl 3g wodorofluorek amonu 125mL woda kilka kryształów pirosiarczynu potasu	Stosować świeży roztwór (Dla uzyskania roztworu podstawowego zmieszać najpierw trzy składniki, i następnie dodać pirosiarczyn potasu przed użyciem). Zanurzyć od kilku sekund do kilku minut. Odczynnik Beraha.
100	10g FeCl3 90mL woda	Zanurzyć na kilka sekund.
101	2g CrO3 20mL HCl 80mL woda	Zanurzyć na 5–60s. (Można zwiększyć udział CrO3 do 20g dla trudno trawiących się stopów.)
210	50mL woda (zimna) nasycona tiosiarczanem(VI) tiosiarczan(VI) 1g pirosiarczyn potasu	Roztwór aktywny przez kilka dni lub dłużej. Zanurzyć i delikatnie mieszać aż pojawi się kolor. Przerwać trawienie, gdy kolor powierzchni stanie się czerwono-fioletowy. Czas trawienia zależy od materiału.
212	10–50%HCl w wodzie 0,5–1,0g disiarczan (IV) potasu na 100mL wodnego roztworu HCl, Opcjonalnie: 1g CuCl2 1–3g FeCl3 2–10g wodorofluorek amonu	Stosować tylko przez zanurzanie próbki do trawienia.
219	60mL HNO3 40mL woda	Odczynnik do trawienia elektrolitycznego, nie ujawnia bliźniaków w austenicie. Dobrze trawi granice ziaren stali ferrytycznych. Stosować przy 1Vdc przez 120s z katodą ze stali nierdzewnej oraz 0, 6Vdc z katodą platynową.
220	20g NaOH 100mL woda	Odczynnik do trawienia elektrolitycznego, trawi kolorowo ferrytyczne stale nierdzewne. Stosować przy 2–20Vdc przez 5–20s z katodą ze stali nierdzewnej. Jeżeli ferryty nie trawi się zwiększyć udział OH do 40g.
221	50mL woda 50mL alkohol etylowy 50mL alkohol metylowy, 50mL HCl 1g CuCl2 2,5g FeCl3 2,5mL HNO3	Stosować tylko przez zanurzanie próbki do trawienia. Nie trawi siarczków w stali nierdzewnej.
226	15mL HCl 10mL kwas octowy 5mL HNO3 2 krople glicerolu	Stosować wyciąg laboratoryjny. Środki ostrożności – Zmieszać gruntownie HCl i glicerol przed dodaniem HNO3. Nie przechowywać. Zutylizować przed tym jak roztwór osiągnie ciemno pomarańczowy kolor. Zanurzyć lub przetrzeć od kilka sekund do kilku minut. Dla zwiększenia siły roztworu można zwiększyć udział HNO3.

 

Literatura
[1]. ASTM E407-99 Standard Practice for Microetching Metals and Alloys