Краткие теоретические сведения
Макроструктурой любого металла или сплава называется структура, видимая невооруженным глазом или при очень небольшом увеличении. Макроструктуру изучают по излому, разрезу слитка и с помощью макрошлифов.
При этом могут быть определены величина зерна, его форма, строение волокна, а также выявлены видимые дефекты: пористость, усадочные раковины, газовые пузыри, трещины, неметаллические включения. Макрошлифы изготовляют следующим образом: из исследуемого материала вырезают образец, шлифуют и полируют одну из его поверхностей, затем эту поверхность травят специальными реактивами (серной, соляной и другими кислотами), после чего ее рассматривают.
Микроструктурой называется строение металла или сплава, видимое при большом увеличении. Для изучения микроструктуры применяют металлографические микроскопы (горизонтальные и вертикальные), а также электронные микроскопы, дающие увеличение до 100 000 раз.
Микроанализ позволяет определять величину и форму самых мелких зерен, качество термической обработки, а также выявить мельчайшие дефекты металла или сплава (волосяные трещины, неметаллические включения).
Стали
К углеродистым сталям относятся сплавы железа с углеродом с массовой долей углерода от 0,02 до 2,14 %.
Равновесные структуры углеродистых сталей указываются на структурной диаграмме "железо - цементит", в соответствии с рисунком 4.
|
|
|
Рисунок 4 – Диаграмма состояния «железо-цементит»
По сопоставлению с эвтектоидным составом углеродистые стали подразделяются на: доэвтектоидные, эвтектоидную и заэвтектоидные (таблица 4).
Таблица 4 – Микроструктура углеродистых сталей
| Сталь | Схематическое изображение | Фотография | Количество углерода |
| Доэвтектоидная сталь | 
|
| 0,02 < С,% <0,8 |
| Эвтектоидная сталь |
|
| 0,8 ≈ С,% |
| Заэвтектоидная сталь |
|
| 0,8 < С,% <2,14 |
Чугуны
К чугунам относятся сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14 % С.
Если весь имеющийся в чугуне углерод находится в химически связанном состоянии, в виде карбида железа (F3C - цементит), то такой чугун называется белым. Чугуны, в которых весь углерод или большая часть, находится в свободном состоянии в виде графитных включений, называются графитизированными.
Обычной структурной составляющей белых чугунов является ледебурит.
Ледебуритомназывают смесь аустенита и цементита, образующуюся по эвтектической реакции при переохлаждении жидкости состава точки С (4,3 % углерода) ниже температуры 1147 °C.
Чугун, содержащий 4,3 %С (точка С), называется белым эвтектическим чугуном. Левее точки С находятся доэвтектические, а правее - заэвтектические белые чугуны
|
|
|
В зависимости от формы графитных включений различают серые, высокопрочные, ковкие чугуны (таблица 5).
Серыечугуны получают при меньшей скорости охлаждения отливок, чем белые. Они содержат 1 – 3 %Si – обладающего сильным графитизирующим действием.
Высокопрочный чугунс шаровидным графитом получают модифицированием серого чугуна щелочно-земельными элементами. Чаще для этого используют магний, вводя его в жидкий расплав в количестве 0,02 – 0,03 %. Под действием магния графит кристаллизуется в шаровидной форме.
Ковкий чугунполучают путем отжига отливок из белого чугуна. Получение ковкого чугуна основано на том, что вместо неустойчивого цементита белого чугуна при повышенных температурах образуется графит отжига белого чугуна.
Таблица 5 - Микроструктуры графитизированных чугунов
| Металлическая основа | Форма графита | ||
| пластинчатая | шаровидная | хлопьевидная | |
| Феррит | 
|
|
|
| Феррит и перлит |
|
|
|
| Перлит |
|
|
|
Порядок выполнения работы
2.1 Получите у преподавателя микрошлифы образцов различных сталей и чугунов.
2.2 С помощью микроскопа изучите структурные составляющие железо-углеродистых сплавов.
|
|
|
2.3 Определите вид сплава: сталь (доэвтектоидная, эвтектоидная, заэвтектоидная); чугун (белый, серый, ковкий, высокопрочный).
2.4 Зарисуйте все просмотренные структуры с указанием фазовых и структурных составляющих. Микроструктуры зарисовать в квадратах размером 30х30 мм. Фазы и структурные составляющие указывать стрелками, на полях писать их наименование.
Содержание отчета
В отчете должны быть изложены:
1) номер лабораторной работы;
2) тема лабораторной работы;
3) цель работы;
4) схемы микроструктур с указанием фазовых и структурных составляющих углеродистых сталей: доэвтектоидной, эвтектоидной, заэвтектоидной, с указанием химического состава;
5) схемы микроструктур с указанием фазовых и структурных составляющих графитизированных чугунов,
6) вывод по проделанной работе.
Контрольные вопросы
1 Чем отличается микроструктура от макроструктуры?
2 Компоненты углеродистых сталей.
3 Характеристика механические свойства феррита и цементита.
4 Что такое перлит, ледебурит? В чем их отличие?
5 Как классифицируют по структуре стали и чугуны?
6 Какие существуют виды чугунов? В какой форме присутствует в них углерод?
7 Как влияет на свойства серого чугуна форма графитовых включений и структура металлической матрицы?
|
|
|
8 Способы получения серого, ковкого и высокопрочного чугуна.
Лабораторная работа №4
«Проведение закалки и отпуска углеродистой стали»
Цель работы: практическое знакомство с операциями закалки и отпуска стали, установление зависимости механических свойств стали от видов термообработки.
Материально-техническое обеспечение:
1 Твердомер Роквелла.
2 Муфельные лабораторные печи.
3 Закалочные баки с охлаждающей средой,
4 Шлифовальная бумага,
5 Образцы углеродистой стали.
6 Кузнечные клещи.
7 Средства измерения.
8 Методические указания.
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 279; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!