Лабораторна робота № 6 мікроструктурний аналіз чавунів у рівноважному стані

Мета роботи: навчитися проводити мікроаналіз різних чавунів (білого, сірого пластинчастого, сірого ковкого та сірого високоміцного).

При виконанні роботи треба отримати такі знання та уміння:

Знання – про структуру поширених чавунів ( білого, сірого пластинчастого, сірого ковкого та сірого високоміцного).

Уміння – проводити вибір зразків для мікрошліфів, приготовляти мікрошліфи, визначати тип чавунів по мікроструктурі.

Обладнання та матеріали:

Мікроскоп МИМ-8, МИМ-7, ММУ-3, зразки білого та сірих чавунів, шліфувальна машина, реактиви для травлення, альбом з фотографіями мікроструктур.

Короткі теоретичні відомості

Чавун – це залізовуглецевий сплав, який містить вуглецю від 2,14 % до 6,67 %. Чавун відрізняється від сталі не тільки вмістом вуглецю, а і його розташуванням та кількістю домішок. В чавуні вуглець може бути у зв’язаному та вільному стані. У зв’язаному – це значить атоми вуглецю з’єднані з атомами заліза (Fе₃С), або розчинені в решітках заліза. У вільному стані – це коли атоми вуглецю утворюють графіт, об’єднуються в окремі області різної форми (пластинки, пластівці, кульки).

Чавун у якого вуглець у зв’язаному стані називають білим. Його зовні важко відрізнити від сталі, але він дуже твердий і крихкий.

Чавуни у яких більшість вуглецю знаходиться у вільному стані називають сірими.

В

92

сірих чавунах вуглецю в зв’язаному стані не більше 0,8 %. Виходячи з вище зазначеного, можна сказати, що чавун складається з стальної основи та графіту. В залежності від кількості вуглецю, який знаходиться в стальній основі, вона може мати різну структуру – феритну, ферито-перлітну, або перлітну. Тому часто і чавуни розділяють на феритні, ферито-перлітні, або перлітні.

При повільній кристалізації розплавленого чавуну графіт утворює пластини, які хаотично розташовуються по його об’єму. Під мікроскопом це видно, як візерунок з ліній темного кольору. Якщо швидко охолоджувати розплавлений чавун, то утвориться білий чавун, вуглець зосередиться у зернах цементиту. При спеціальному відпалі білого чавуну утворюється ковкий чавун. В нього графіт буде у вигляді пластівців.

Можна графіт об’єднати у кульки. Для цього в розплавлений чавун вносять певні добавки (коагулятори), наприклад, марганець. Форма графіту в чавуні дуже впливає на його механічні властивості. Про вище написане треба ґрунтовно дізнатися з літератури. Роздивіться фотографії мікроструктур різних чавунів, це дасть можливість швидше зорієнтуватися при проведенні спостережень в мікроскоп.

Оскільки графіт має темний колір, то зразки чавуну варто розглянути під мікроскопом до травлення і після травлення. Це дасть можливість швидко визначити тип чавуну і структуру його стальної основи.

Питання для самоконтролю

1. Чим відрізняється чавун від сталі (по хімічному складу, будові та властивостям)?

2. Які чавуни називаються білими, сірими та половинчастими?

3. Як отримати білі та сірі (пластинчасті, ковкі, високоміцні) чавуни?

4. Як отримати феритні, ферито-перлітні або перлітні чавуни?

5. Як маркують чавуни?

93