2. Порядок выполнения работы

1. Изучить макроструктуру образцов литой и горяче-деформированной стали.

2. Изучить характер неметаллических включений в образцах горячедеформированной стали и загрязненность металла одним из видов неметаллических включений методом сравнения с эталонными шкалами.

3. Изучить микроструктуру литой и горячедеформированной стали.

4. При изучении микрошлифов выявить характерные особенности макроструктуры: форму, размеры и расположение усадочной раковины, наличие и форму газовых пузырей, характер зеренной структуры в слитке, расположение и густоту волокон в горячедеформировааном изделии, однородность травимости макрошлифа. Результаты занести в таблицу (форма 1).

5. При изучении микроструктуры:

   • зарисовать характерную структуру;

   • описать форму, расположение, цвет и природу неметаллических включений;

   • указать характерные особенности расположения и форму структурных составляющих в литой и горячедеформированной стали.

Результаты занести в таблицу по форме 2.

Форма 1

Зарисовка микроструктуры	Описание особенностей микроструктуры	Причины возникновения наблюдаемых особенностей микроструктуры

Форма 2

Зарисовка микроструктуры	Описание неметаллических включений и структурных составляющих	Причины возникновения наблюдаемых особенностей микроструктуры

3. Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Краткое изложение теоретического введения.

3. Описание объектов и результаты исследования.

4. Выводы по работе (возможное влияние обнаруженных особенностей структуры на механические свойства стали и его причины).

Контрольные вопросы

1. Что такое макроструктура?

2. Какие элементы ликвируют в стальном слитке сильнее?

3. Какие неметаллические включения обычно встречаются в стали?

4. В чем причины образования видманштеттовой структуры?

5. Что такое волокнистость?

6. Почему формируется полосчатая структура в горячедеформированной стали?

Работа 12

МИКРОСТРУКТУРА И СВОЙСТВА СПЛАВОВ

НА ОСНОВЕ МЕДИ

Цель работы - изучение микроструктуры сплавов на основе меди; установление взаимосвязи между составом, структурой и свойствами сплавов.

1. Содержание работы

Основными сплавами на основе меди являются латуни и бронзы. Латунями называют сплавы меди с цинком. Из диаграммы медь – цинк, приведенной на рис. 15 а следует, что при содержании цинка до 39 % латуни имеют однофазную структуру твердого раствора цинка в меди (-латунь) и кристаллическую решетку, аналогичную решетке меди, т.е. ГЦК.

При содержании цинка в пределах 39 – 45 % латунь является двухфазной ( + '-латунь): '-фаза обладает относительно высокой твердостью и хрупкостью, поэтому двухфазные латуни имеют повышенную твердость и прочность, но невысокую пластичность. Однофазные латуни, напротив, обладают высокой пластичностью и хорошо поддаются пластической деформации в холодном состоянии. Латуни маркируются буквой Л, за которой следуют цифры, соответствующие содержанию меди в процентах. Например, латунь, содержащая 20 % Zn, маркируется Л80.

На рис. 15 б приведен график, показывающий изменение механических свойств латуней в зависимости от содержания цинка.

Рис. 15

Однофазные отожженые латуни обладают высокой вязкостью, поэтому при обработке резанием они не дают гладкой поверхности. Для улучшения обрабатываемости в латунь вводят около 1 % свинца (например, латунь ЛС59-1).

Наряду с простыми латунями в технике применяются специальные латуни, в состав которых входят алюминий, кремний, железо, никель, олово и др. (например, латунь ЛАЖ60-1-1).

Бронзами называются сплавы меди с другими элементами (кроме цинка). Древнейшим сплавом на медной основе является оловянистая бронза. Диаграмма медь - олово приведена на рис. l6 a. Сплошные линии на диаграмме соответствуют состоянию равновесия (после отжига), пунктирные линии - состоянию сплавов после отливки в металлические формы. Оловянистая бронза обладает повышенной склонностью к дендритной ликвации из-за большого промежутка между линиями ликвидуса и солидуса. Благодаря этому в промышленных оловянистых бронзах, содержащих более 5 - 6 % олова, при кристаллизации образуются не только -твердый раствор, но и участки эвтектоида ( + Cu₃Sn). Соединение Cu₃Sn обладает повышенной твердостью. Сочетание мягкой основы (-твердого раствора) с твердыми включениями эвтектоида определяет высокие антифрикционные свойства литой оловянистой бронзы. При длительном отжиге соединение диссоциирует, и образуется близкая к равновесной однородная структура -твердого раствора. Механические свойства литой бронзы показаны на рис. 16 б.

З начительная часть промышленных бронз относится не к двойным, а более сложным сплавам. В состав бронз могут входить алюминий, железо, никель, кремний, цинк, фосфор, свинец и другие элементы.

Бронзы маркируются буквами Бр, за которыми следуют буквы, показывающие, какие элементы входят в состав бронзы, затем цифры, соответствующие содержанию этих элементов в процентах. Например, Бр.ОЦ 4-3 или Бр.АЖИ 10-4-4.

Особый интерес представляет бериллиевая бронза Бр.Б2 с 2 % Be.

Сплав меди с 2 % Be может быть упрочнен термической обработкой путем образования пересыщенного твердого раствора при закалке и последующего его расплава при старении.

В отожженном или закаленном состоянии прочность бериллиевой бронзы составляет около 500 МПа (50 кгс/мм²), удлинение – 30 %, твердость НВ – около 100 единиц. В состоянии же после закалки с 800 °С в воде и старения в течение двух часов при 350 °С твердость бронзы повышается до 400 НВ, прочность – до 1300 – 1500 МПа (130 – 150 кгс/мм²), удлинение снижается до 1,5 – 2,0 %.