Анализ микроструктуры литейных сплавов.
Цель работы: Изучение структур литейных железоуглеродистых, медных, алюминиевых и антифрикционных сплавов при помощи микроскопа.
Теоретическая часть: Равновесное состояние сплава наступает при медленном охлаждении. Основными структурами является феррит, перлит, цементит, аустенит.
Феррит твердый раствор углерода в Fe α-железе, представляет собой однородную структуру с максимальной растворимостью при 00C не более 0,006% и около 0,025% при 7230C. С увеличением в структуре углерода более 0,025% в структуре появляется перлит.
Перлит – механическая эвтектоидная смесь феррита и цементита, представляет собой двухфазную структуру. Перлит содержит 0,83% С и образуется в результате эвтектоидного превращения аустенита при 7230C.
Цементит – химическое содержание железа с углеродом (карбид железа Fe3C, содержащий 6,67% С). Представляет собой также однородную структурную составляющую. Он очень твердый (800НВ) и хрупкий.
Аустенит – твердый раствор углерода в γ-железе с кристаллической решеткой ГЦК.
Углеродные стали делятся по структуре, делятся на доэвтектоидные , эвтектоидные и заэвтектоидные.
Доэвтектоидные содержат углерода 0,02-0,8% и имеют структуру состоящую из феррита и перлита. С повышением содержания углерода количество перлита увеличивается при 0,8% С равно 100%.
Эвтектоидные стали содержат углерода 0,83% и имеют микроструктуры их состоят из одного перлита.
Заэвтектоидные стали содержат углерода 0,8-2,0% и имеют микроструктуру состоящую из перлита и вторичного цементита, который располагается в виде сетки по границам участков перлита.
Маргацовая сталь 110Г13Л (ГОСТ 977-88) по своим специфическим свойствам занимает особое место среди высоколегированных сталей аустенитного класса, с высоким содержанием Mn (11,5-15,0%) придает стали способность упрочняться. При одновременном ударном воздействии сталь 110Г13Л приобретает при чисто аустенитной структуре, которая получается после закалки (1100-11500C) в проточной воде.
Чугун представляет собой железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода более 2% и в зависимости от структуры деляться на белые, половинчатые и серые.
В белых чугунах углерод находится в виде цементита, в половинчатых структура промежуточная между белым и серым чугуном, в серых большая часть углерода находится в свободном состоянии в виде графита, основные структурные составляющие белых чугунов – ледебурит, первичный цементит и перлит.
Ледебурит – эвтектическая смесь аустенита и цементита образующаяся при температуре 11300C и содержащая 4,3% С.
Серые чугуны получаются в обычных условиях литья при медленном охлаждении с добавкой кремния. Серый чугун с хлопьевидным графитом называется ковкий. Они получаются из белого путем длительного отжига. Серый чугун с шаровидным графитом называется высокопрочным и получается путем модифицирования расплавленного чугуна магнием.
Сплавы меди с цинком, получившие общие название латуни, они могут быть простыми,т.е. двойные, и сложными, когда они имеют добавки легирующих элементов: олова, никеля, марганца.
Двухфазные α+β латуни имеют в структуре светлую составляющую α-твердый раствор, боле богатый медью, и темную фазу β-твердый раствор, более богатый цинком.
Алюминиевые сплавы обладают лучшими свойствами, чем чистый алюминий. Сплавы на основе Al-Cu называются дюралюминий. Сплавы на основе Al-Si называются силуминами. Высокими качествами обладает оловянистый баббит марки Б83. Структура его состоит из твердого раствора сурьмы, меди в олове (тверые включения) химических соединений Cu3Sn5 и SbSn.