2.2 Материалы, оборудование и принадлежности

Для выполнения работы необходимы: коллекция микрошлифов углеродистой стали с разным содержанием углерода, спирт, вата, фильтровальная бумага, 4%-й спиртовой раствор азотной кислоты, диаграмма состояния «железо-цементит».

2.3 Ход работы

На оптических изображениях микроструктуры стали перлит будет выглядеть в виде темных зерен, а феррит в виде белых (в действительности феррит имеет желтоватый цвет, перлит – коричневый).

Структура стали в равновесном состоянии определяется содержанием углерода и при содержании меньше 0,0025% С структура стали будет состоять только из феррита.

При увеличении содержания углерода до 0,025% С происходит образование третичного цементита, который выделяется из-за переменной растворимости углерода в феррите при снижении температуры, главным образом, по границам зерен феррита, понижая пластичность и вязкость стали.

Увеличение содержания углерода сверх 0,025% вызывает образование перлита. При этом в стали с содержанием углерода до 0,1–0,15% еще выявляются включения третичного цементита.

С увеличением содержания углерода количество феррита уменьшается, а количество перлита увеличивается. При содержании 0,80% С количество перлита равно 100%.

По структуре доэвтектоидных углеродистых сталей, находящихся в равновесном состоянии, можно ориентировочно определить количество углерода с помощью формулы:

C = %,

г де F – суммарная площадь, занимаемая в микроструктуре перлитом, %. Ее определяют планиметром или зрительно (ориентировочно) при просмотре шлифа.

Следует иметь в виду, что в формуле не учитывается содержание углерода в феррите, принимается, что весь углерод находится в перлите.

Зарисовать и охарактеризовать наблюдаемые структуры, представленные преподавателем. Определить содержание углерода во всех изучаемых образцах доэвтектоидной стали по соотношению площадей, занимаемых ферритом и перлитом.

2.4 Содержание отчета

Отчет должен содержать: название работы, ее цель и краткие теоретические сведения, рисунки микроструктур просмотренных шлифов с заключениями, которые сопровождаются расчетами по определению содержания углерода (для доэвтектоидных сталей), выводы о влиянии углерода на структуру и свойства стали.

Лабораторная работа 3 микроструктура чугунов

Цель работы – изучить микроструктуру белых, серых, ковких и модифицированных чугунов. Установить связь между структурами белых чугунов и диаграммой состояния системы «железо – цементит».

3.1 Краткие теоретические сведения

Железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14% С, называются чугунами. В зависимости от скорости охлаждения, содержания примесей и последующей обработки различают чугуны белые, серые, половинчатые, ковкие, модифицированные и высокопрочные.

Белые чугуны. В этих сплавах весь углерод находится в виде цементита, поэтому они твердые и хрупкие. Согласно диаграмме состояния «железо-цементит» белые чугуны делятся на следующие классы:

- доэвтектические, содержащие углерода менее 4,3%;

- эвтектические, содержащие углерода 4,3%;

- завтектические, содержащие углерода более 4,3%.

При комнатной температуре структура состоит:

- доэвтектического чугуна – из перлита, цементита вторичного и ледебурита;

- эвтектического – из ледебурита;

- заэвтектического – из цементита первичного и ледебурита.

Серые чугуны. В этих сплавах углерод находится в виде пластинчатого графита либо в виде графита и цементита. В зависимости от структуры металлической основы различают следующие виды чугунов, отличающиеся по структуре и свойствам:

- ферритный чугун – весь углерод в нем графитизирован, чугун имеет структуру феррит и графит;

- перлитный чугун – из общего количества углерода 0,80% его находится в виде цементита, остальной – графитизирован. Этот чугун имеет структуру перлит и графит;

- феррито-перлитный чугун – из общего количества углерода менее 0,80% его находится в виде цементита, остальной – графитизирован. Этот чугун имеет структуру феррит, перлит и графит.

Ковкий чугун. Этот сплав получают путем длительной выдержки при высокой температуре белого чугуна. В результате цементит распадается и чугун содержит графит в виде хлопьев. В зависимости от структуры металлической основы ковкий чугун может быть ферритным, перлитным и феррито-перлитным.

Модифицированный чугун. Получают этот чугун путем добавки в расплав модификаторов (сплавов, содержащих Сa, Si, Al и др.) в малом количестве (менее одного процента). Структура представляет собой мелкопластинчатый перлит и весьма размельченный графит.

Высокопрочный чугун. Получают этот сплав путем двойного модифицирования добавкой в жидкий чугун перед разливкой магния и ферросилиция. Графит получается в форме шаров, металлическая основа чугуна может быть ферритной, феррито-перлитной и перлитной.

Половинчатый чугун. Серый чугун, содержащий в структуре избыточный цементит, называется половинчатым. Структура такого чугуна получается в крупных отливках в переходной зоне от белого чугуна (в поверхностных слоях) к серому (в центральных частях отливок).