Опыт №1. Отличие доэвтектоидных сталей от заэвтектоидных по микроструктуре
Имеются три металлографических способа отличить доэвтектоидные стали от заэвтектоидных.
а) При травлении раствором азотной кислоты избыточные феррит и цементит имеют светлый оттенок. Относительное весовое количество избыточного феррита в доэвтектоидных сталях может изменяться от 100 % (сталь состава точки Р) до 0 % (сталь состава точки S). В то же время количество вторичного цементита в заэвтектоидных сталях может изменяться в узких пределах - от 0 % (сталь состава точки S) до 20 % (сталь состава точки Е).
Таким образом, если в отожженной стали, наряду с темным перлитом, обнаруживается светлая составляющая, занимающая более 20 % всей площади поля шлифа, видимого в микроскоп, то эта составляющая является избыточным ферритом, и сталь, следовательно, доэвтектоидная.
б) Если относительное количество светлой составляющей меньше 20 %, или если при микроанализе трудно произвести количественную оценку, то эта светлая составляющая может оказаться как избыточным ферритом, так и вторичным цементитом. В этом случае следует использовать индикаторный травитель - горячий щелочной раствор пикрата натрия, который окрашивает цементит в темно-коричневый цвет, оставляя феррит светлым.
в) Если избыточная фаза занимает менее 20 % площади шлифа, протравленного азотной кислотой, то при наличии некоторого опыта можно отличить вторичный цементит от избыточного феррита по форме и оттенку выделений.
|
|
|
Сетка избыточного феррита после отжига составлена из отдельных зерен, в то время как вторичный цементит на шлифе выявляется в виде почти непрерывной сетки. Сетка вторичного цементита выступает над перлитом в виде рельефа, так как твердый цементит после полировки слегка возвышается над более мягким и сильнее сполировывающимся перлитом. Вторичный цементит может выделяться из аустенита также в виде изолированных игл, как по границам, так и внутри колоний перлита. Наконец, цементит выглядит под микроскопом более светлым по сравнению с ферритом.
Опыт №2. Определение доли углерода в стали и марки стали по ее структуре.
Поскольку плотности структурных составляющих сталей близки, то соотношение их массовых долей можно заменить соотношением занимаемых ими площадей.
Доэвтектоидные стали, содержат от 0,15 до 0,8% углерода. Структура доэвтектоидных сталей состоит из феррита и перлита. С увеличением содержания углерода количество феррита уменьшается, а перлита увеличивается.
Количество феррита и перлита можно определить по диаграмме пользуясь правилом отрезков, так как отрезки, соответствующие отдельным структурным составляющим, пропорциональны площадям этих составляющих на микрошлифе. Если сталь имеет состав 0,8% углерода, то структура – один перлит, так как 100% площади занято перлитом. Если часть площади занята ферритом (например, 40%), то можно составить пропорцию для определения процента содержания углерода:
|
|
|
100% пл. – 0,8%С Х= 40% пл. – Х% С
Согласно количеству углерода определяется марка стали. Структуры доэвтектоидных сталей показаны на рис.4.:
В доэвтектоидных сталях массовая доля углерода определяется по формуле:
(1)
где Fn – площадь поля зрения микроскопа, занимаемая перлитом, %;
0,8 – % С в перлите.
Рассчитав массовую долю углерода заданной доэвтектоидной стали по формуле (1), можно по табл.1 определить марку этой стали.
Стали, содержащие от 0,8 до 2% углерода, называются заэвтектоидными. Структура заэвтектоидной стали при комнатной температуре состоит из перлита и вторичного цементита, который может располагаться в виде светлых зерен или светлой сетки, расположенной по границам зерен или в виде игл (рис.5.). Вторичный цементит в заэвтектоидной стали, занимает незначительную по величине площадь, и определить ее на глаз затруднительно, поэтому методом, которым определяют содержание углерода в доэвтектоидных сталях, не пользуются. Однако приблизительно содержание углерода в заэвтектоидных сталях определить можно. Например, пусть поля шлифа содержит 90% перлита и 10% вторичного цементита. Зная, что углерод находится как в перлите, так и цементите, составим уравнение для перлита:
|
|
|
100% п – 0,8% С Х1=0,72% С 90% п – Х1 для цементита: 100% ц – 6,67%
Таблица 1.
Аустенит ( A ) – твердый раствор внедрения углерода в гамма-железе.
Феррит ( Ф ) – твердый раствор внедрения углерода в альфа-железе.
Цементит (Ц) – химическое соединение железа с углеродом (Fe3C).
Ледебурит(Л) - эвтектическая смесь аустенита и цементита .
Перлит(П) - эвтектоидная смесь феррита и цементита .
Задание:
Определить содержание углерода расчетным путем в доэвтектоидной, заэвтектоидной стали при определенном содержании перлита и цементита вторичного и показать на диаграмме.
I вариант:
1) Fn1 = 15%; С=?
2) Поле шлифа в заэвтектоидной стали содержит 85% перлита, 15% цементита вторичного:
Уравнение для перлита: Уравнение для цементита:
100%п -0.8%С 100%ц -6,67%С
85%п – х1 15%ц –х2
Хобщ.= х1+х2
II-вариант
1) Fn2 = 30%; С=?
2)Поле шлифа в заэвтектоидной стали содержит 89% перлита, 11% цементита вторичного:
|
|
|
Уравнение для перлита: Уравнение для цементита:
100%п -0.8%С 100%ц -6,67%С
89%п – х1 11%ц –х2
Хобщ.= х1+х2
Содержание отчета:
1. Название работы.
2. Цель работы.
3. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов
3. Участок диаграммы состояния Fe – Fe3C для сталей, с содержанием углерода до 2,14%.
5. Рисунок микроструктуры стали.
6. Вывод.
Контрольные вопросы:
1. Содержание углерода в доэвтектоидной стали?
2. Содержание углерода в заэвтектоидной стали?
3. Что такое отжиг?
4. Что такое закалка?
5. При закалке меняется ли структура стали?
6. Что такое нормализация и чем она отличается от отжига?
Литература:
1. Дальский А.М., Барсукова Т.М. и др. Технология конструкционных материалов. – Машиностроение.1992г.
2. Никифоров В Н. Технология металлов. – Машиностроение, 1982г.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА№2
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1286; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!