Химический анализ твердосплавной пластины из стали

Здравствуйте.
Рады приветствовать вас на сайте Союз «Федерация судебных экспертов».
Вы обратились с задачей по материаловедению: необходимо провести химический анализ твердосплавной пластины, которая, по вашему описанию, изготовлена из стали (что несколько необычно, так как твердосплавные пластины обычно делают из карбида вольфрама на кобальтовой связке, а «из стали» – скорее, быстрорежущая сталь или штамповая). Отвечу по порядку, по-человечески, с учётом этой особенности.
Для начала о главном инструменте. Чтобы точно определить химический состав пластины, процентное содержание легирующих элементов (углерода, вольфрама, молибдена, ванадия, хрома, кобальта) и соответствие какой-либо марке стали (например, Р6М5, Х12МФ), проводится химический анализ твердосплавной пластины из стали. Именно он позволит подтвердить или опровергнуть, что пластина действительно изготовлена из заявленного материала, и определить её свойства (твёрдость, теплостойкость, износостойкость).
Теперь подробно по каждому из ваших вопросов.
1. Что проверяет анализ и какие ответы вы получите?
В рамках химического анализа твердосплавной пластины из стали эксперт-химик или материаловед определит:

• Основной химический состав в массовых процентах: железо (Fe), углерод (C), вольфрам (W), молибден (Mo), ванадий (V), хром (Cr), кобальт (Co), никель (Ni), титан (Ti), а также серу (S) и фосфор (P) (вредные примеси).
• Марку стали путём сравнения полученного состава с таблицами марок (например, быстрорежущие стали – Р6М5, Р12; штамповые – Х12МФ, 9ХС; инструментальные – У8, У10).
• Наличие карбидной фазы (если пластина всё же не стальная, а металлокерамическая – ВК8, Т15К6) – эксперт увидит высокое содержание вольфрама (>80%) и кобальта (6-15%).
• Твёрдость (по Роквеллу или Виккерсу) – для подтверждения эксплуатационных свойств.
• Микроструктуру (при необходимости – под микроскопом) – равномерность карбидов, отсутствие пор и трещин.

Вы получите заключение: «Химический состав пластины соответствует быстрорежущей стали марки Р6М5 (C – 0,85%; W – 6,2%; Mo – 4,8%; V – 1,9%; Fe – остальное). Твёрдость 63 HRC. Пластина пригодна для токарной обработки стали» или «Состав не соответствует ни одной из известных марок инструментальной стали, содержание вольфрама – 0,1%, железа – 98%. Пластина изготовлена из обычной конструкционной стали, не пригодна для резания». Без такого химического анализа твердосплавной пластины из стали вы не сможете доказать поставщику, что он продал подделку, или подтвердить качество своей продукции.
2. Стоимость
Цена химического анализа твердосплавной пластины из стали зависит от количества определяемых элементов и необходимости разрушения образца. Наши расценки:

• Экспресс-анализ на портативном спектрометре (XRF) – без разрушения, без определения углерода (не видит C, S, P) – от 3 000 до 5 000 рублей за одну пластину. Быстро, но неполно (углерод критичен для стали).
• Стандартный лабораторный анализ (методы: атомно-эмиссионная спектроскопия или ICP) – определение Fe, W, Mo, V, Cr, Co, Ni, Ti, Mn, Si. Без углерода и примесей – от 10 000 до 12 000 рублей за образец.
• Полный анализ (стандарт + углерод (гончарным методом или сжиганием), сера и фосфор) – от 18 000 до 22 000 рублей за образец.
• Анализ с определением микроструктуры (шлиф + микроскоп, с подготовкой образца) – плюс 7 000–10 000 рублей.
• Идентификация марки стали с выдачей заключения – включена в стоимость (бесплатно к любому полному анализу).
  Если пластин несколько (например, 3 штуки одной партии), скидка 15% на каждый последующий образец. Если пластина маленькая (<1 грамма), анализ возможен, но потребуется особый режим.

3. Сроки
Сроки проведения химического анализа твердосплавной пластины из стали обычно составляют от 3 до 10 рабочих дней. Расклад:

• Регистрация образца, визуальный осмотр – 1 день.
• Подготовка (шлифовка поверхности, если требуется) – 1 день.
• Анализ на спектрометре (ICP или ОЭС) – 1-2 дня.
• Определение углерода (если заказано) – 1-2 дня.
• Определение серы и фосфора – 1-2 дня.
• При микроструктуре (изготовление шлифа, травление, фото) – 3-4 дня.
• Обработка результатов, сравнение с марками стали – 1-2 дня.
• Оформление заключения – 1 день.
  Срочный вариант (только XRF-экспресс без углерода, за 1-2 дня) – с доплатой 50%. Полный анализ срочно (менее 5 дней) нереалистичен – требует много времени.

4. Какие документы необходимы?
Для химического анализа твердосплавной пластины из стали вам понадобятся:

• Сама пластина (целая, обломок или стружка). Желательная масса – не менее 2 граммов. Если пластина в сборе в державке, её нужно извлечь (эксперт может сделать сам, если державка не жалкая).
• Информация о предполагаемой марке (например, «поставщик сказал, что это твердосплавная сталь T15») – это поможет эксперту проверить соответствие.
• Паспорт на партию (если есть) – сертификат завода-изготовителя.
• Ваш паспорт (для договора).
• Если пластина – часть судебного спора – копия определения суда.
  Без самой пластины экспертиза невозможна. Если пластина слишком маленькая (вес менее 0,5 г), мы можем сделать анализ только на XRF (неразрушающий) и химически углерод не определим – предупредим.

5. Как провести?
Вот пошаговая процедура, как проходит химический анализ твердосплавной пластины из стали в нашей организации:

• Шаг 1. Вы приходите в офис (или присылаете пластину почтой с описью). Заключаете договор.
• Шаг 2. Эксперт осматривает пластину: цвет (стальная – серо-стальная, с возможной желтизной оксида; твердосплавная – более тёмная, тяжёлая), наличие маркировки (например, «P6M5»).
• Шаг 3. Для стандартного анализа – пластину немного шлифуют на месте (удаляют окислы, грязь). Для XRF – достаточно очистки спиртом.
• Шаг 4. XRF-анализ (если выбран): луч направляется на пластину, через минуту прибор выдаёт проценты легирующих (кроме углерода). Это предварительный результат.
• Шаг 5. Для полного анализа – пластину растворяют в кислотах (или берут стружку), полученный раствор распыляют в ICP-спектрометре. Отдельно сжигают навеску в токе кислорода для определения углерода.
• Шаг 6. Результаты сравнивают с химическими составами марок стали по ГОСТ или ISO (у нас большая база). Например, если нашли W – 6%, Mo – 5%, V – 2%, C – 0,9% – это Р6М5. Если W более 12%, V более 3% – это Р12.
• Шаг 7. Если требуется – готовят микрошлиф: заливают пластину в смолу, шлифуют, травят кислотой и фотографируют структуру (у быстрорежущей стали видны карбидные выделения).
• Шаг 8. Через 3-10 дней вы получаете заключение, где чёрным по белому написано: «Химический анализ показал: C – 0,95%, W – 6,3%, Mo – 5,0%, V – 1,8%, Cr – 3,9%, остальное Fe. Данный состав соответствует стали марки Р6М5 (быстрорежущая). Твёрдость, определённая по косвенной методике, – 64 HRC. Пластина предназначена для скоростной обработки металлов резанием».

6. Какие трудности могут возникнуть?
Их несколько, и о них лучше знать заранее:

• Термин «твердосплавная пластина из стали» – это оксюморон. Технически, твердый сплав – это обычно карбид вольфрама на кобальтовой связке (ВК, ТТК). Сталь – это сплав железа с углеродом и легирующими, даже если она быстрорежущая, она называется «инструментальная сталь», а не «твердосплавная». Если ваш поставщик сказал «твердосплавная», он мог обмануть или перепутал. Эксперт это выявит: если в анализе будет кобальт более 5% и вольфрам более 70% – это действительно твердый сплав, а не сталь. Если вольфрама 6% – это быстрорез. Будьте готовы к неожиданному результату.
• Пластина уже была в работе (следы износа). Если пластина использовалась, на поверхности могут быть следы окисления, прилипший материал обрабатываемой детали. Эксперт зачистит поверхность перед анализом. Если износ глубокий (изменён состав), может потребоваться отбор металла из сердцевины (сломать пластину) – мы спросим разрешения.
• Маленький размер. Если пластина весит 0,2 грамма, для полного химического анализа нужно будет растворить её почти всю. Это возможно, но останется только отчет. Для XRF-анализа даже 0,2 г достаточно.
• Спор о марке стали. Если результат не совпадает с заявленным, поставщик может сослаться на то, что у них «особая технология». Эксперт укажет, что отличия выходят за пределы ГОСТ, и даст заключение «не идентифицируется ни с одной стандартной маркой, использование рискованно».
• Пластина с покрытием (TiN, TiAlN). Слой покрытия (золотистый) – нестальной, до 0,005 мм. XRF-анализ покажет титан и алюминий на поверхности. Эксперт должен либо зашлифовать покрытие до основного металла, либо учитывать его в выводе. Мы всегда шлифуем.

7. Где провести в Москве?
Химический анализ твердосплавной пластины из стали проводится в нашей аккредитованной лаборатории по адресу, указанному на сайте. Вы привозите пластину лично или отправляете курьером. Выезд эксперта к вам (на завод) возможен, если у нас есть портативный XRF-анализатор (мы его берём с собой). Стоимость выезда – от 10 000 рублей (по Москве). Договор заключаем в офисе или по эл. почте.
8. Общие правила и процедура проведения
Общие правила, которым мы следуем при химическом анализе сталей:

• Эксперт имеет высшее химическое или металлургическое образование, стаж работы с инструментальными сталями не менее 5 лет.
• Используются методы: оптико-эмиссионный спектральный анализ (ОЭСА) на приборе «Метеор», ICP-MS (Agilent), метод сжигания углерода (LECO).
• Погрешность анализа для легирующих элементов – не более 5-10% от массовой доли.
• В заключении обязательно указывается марка стали в соответствии с ГОСТ 19265-73 (для быстрорежущих) или ГОСТ 5950-2000 (для штамповых).
• Заключение принимается судами и техническим контролем. Срок действия – 6 месяцев, так как пластина может быть подвержена коррозии или изменению свойств.

За подробной и точной консультацией приглашаем вас в наш офис Союз «Федерация судебных экспертов», адрес которого указан на сайте: https://patexp.ru/contacts