Próba Baumanna

Pojęcia podstawowe

Próba Baumanna została opisana w PN-87/H-04514 oraz ISO 4968:1979. Przedmiotem normy jest badanie makrostruktury wyrobów ze stali, staliwa i żeliwa. Próba Baumanna polega na ujawnianiu rozmieszczenia wtrąceń siarczkowych oraz ich detekcji i koncentracji w badanym wyrobie.

Siarka w wyrobach hutniczych jest bardzo szkodliwa, dlatego też jej zawartość w gotowych wyrobach, zasadniczo nie powinna przekraczać 0,03%, a jej koncentracja nie powinna być skupiona, gdyż może powodować kruchość na gorąco oraz skłonność do pękania.

Badanie

Próba Baumanna znalazła szczególne zastosowanie w wyrobach kolejowych, które muszą charakteryzować się dobrymi właściwościami wytrzymałościowymi oraz wysoką odpornością zmęczeniową. Badaniu poddaje się elementy, które pracują pod zmiennymi obciążeniami dynamicznymi np. osie zestawów kołowych, obręcze, elementy sprzęgu śrubowego wagonów oraz przede wszystkim szyn kolejowych.

Próbę Baumana wykonuje się na przekroju poprzecznym badanego wyrobu. Polega ona na wykonaniu makro zgładu, odtłuszczeniu wyszlifowanej powierzchni i dokładnym wysuszeniu próbki. Podstawowym materiałem jest fotograficzny papier bromosrebrowy, który po nasączeniu w 5% roztworze kwasu siarkowego w czasie ok 5-10 minut, przykłada się ściśle do wcześniej wykonanego zgładu. Po kilku minutach, papier się zdejmuje, płucze w bieżącej wodzie i poddaje operacji utrwalenia 15% roztworem tiosiarczanu sodowego (utrwalacz fotograficzny). Po tych operacjach, papier ponownie płuczemy pod bieżącą wodą i suszymy. Podczas trwania badania, pomiędzy siarczkami (FeS i MnS), przeciętymi makro zgładem, kwasem siarkowym nasączającym papier a bromkami srebra z emulsji papieru, zachodzą reakcje chemiczne, które uwidaczniają związki siarki w postaci brunatnych, bądź czarnych zabarwień.

Wyniki badania

Wynik badania ustala się na podstawie oglądu wykonanej odbitki. Najczęściej stosuje się wzorce dla danych wyrobów, za pomocą których przez porównanie, ustala się numer wzorca, który odpowiada koncentracji i nasileniu występowania siarczków na wykonanej odbitce. Pozytywny jest obraz równomiernego rozmieszczenia siarki w całym przekroju badanej próbki. Za niepożądane uważa się jej nadmierną koncentrację.

Bibliografia / źródła:

1. PN-87/H-04514 Stal, staliwo i żeliwo – Badanie makrostruktury – Próba Baumanna
2. ISO 4968:1979 Steel — Macrographic examination by sulfur print (Baumann method)
3. I. Mikłaszewicz, M. Czarnecki, Siarka w elementach kolejowych, w: Problemy Kolejnictwa, zeszyt 180 (wrzesień 2018)
4. Doświadczenia własne autora