2.3 Методическая разработка занятия

Сущность метода поверхностного окисления заключается в следующем. Образцы стали после шлифовки двух граней длительно выдерживаются при температурах выше Ас₃. При этом кислород воздуха находящегося в печи, взаимодействует с металлом, образуя окислы железа (FеО, Fе₃О₄, Fе₂О₄) на поверхности образца. По границам зерен окисление протекает более интенсивно и окислы глубже проникают в металл; после сошлифовки такого слоя окислов по границам зерен ауcтенита можно отчетливо наблюдать темную каемку, и таким образом, определить размер зерна.

Для определения размера зерна принято нагревать образцы до 930  10°, с вы­держкой в течение 3-х или 8 часов. Однако для более полного исследо­вания интенсивности роста зерна или различных температурах выше Ас₃ нагрев желательно осуществлять в интервале температур, начиная от 750 ° до 1100 °, через каждые 50°.

2.4 Работа выполняется в следующем порядке:

2.4.1 По одному образцу от каждой стали (диаметром 10-15 мм и высотой 15 мм) после предварительной шлифовки оснований нагревают в электропечи до температур 850, 950 и 1000 ° и выдерживают в течение 45 мин.

2.4.2 По истечении указанной выдержки образцы извлекают из печи, подстуживают на воздухе до темно-красного свечения и после этого охлаждают в воде.

2.4.3 После такой обработки поверхность шлифа осторожно шлифует­ся на последнем номере бумаги и полируется таким образом, чтобы плен­ка окислов удалилась с поверхности зерен и сохранилась по границам зерен.

2.4.4 Приготовленный шлиф травится 2-4 %-ным раствором азотной кислоты в спирте и после этого под микроскопом должна быть четко видна темная сетка окислов, окаймляющая общие зерна аустенита. Так как по границам зерен обезуглероживание распространяется на большую глу­бину, то в случае, когда слои окалины сняты, границы зерен после травления выявляются светлыми, благодаря выделению там сетки феррита.

В случае получения неудовлетворительных результатов на первой поверхности следует воспользоваться второй, повторив все операции по подготовке шлифа.

Просмотр шлифов под микроскопом должен производится при увели­чении хI00; оценку величины зерна производят путем сравнения микро­структуры со стандартной шкалой, а также путем определения средней площади зерна.

2.4.5 Для определения средней площади зерна на каждом шлифе в трех полях зрения подсчитывается число зерен, пересекаемых линией микрометрического окуляра в интервале 60 делений окулярной линейки (рисунок 2.2), и из трех берется среднее число зерен. Средняя пло­щадь зерна определяется по формуле:

(2.1)

где d - средняя площадь зерна в мкм²;

L - интервал окулярной линейки, равной 60 мелких делений;

n - среднее число зерен;

a - цена деления окулярной линейки при принятом увеличении.

Выражение в скобках « » равно среднему диаметру зерна.

2.4.6 Используя формулу n=2^N+3, где n - число зерен в единице площади (мм), определить балл (номер) зерна N.

С помощью таблицы 2.1 определяется номер зерна для каждого об­разца.

Таблица 2.1 - Зависимость между номером зерна и площадью зерна

Номер зерна при увели-	Действительная площадь зерна, мкм2
чении 100 раз, N	пределы колебания	средняя
I	40000-80000	64000
2	20000-40000	32000
3	10000-20000	16000
4	5000-10000	8000
5	2500- 5000	4000
6	1250- 2500	2000
7	625- 1250	1000
8	312- 625	500

2.4.7 Полученные данные сводятся в таблицу 2.2, а также строят­ся графики зависимости величины зерна от температуры.

Таблица 2.2 - Зависимость величины зерна от температуры

Марка стали	Температура нагрева	nсред.	dсред. при х100	S сред., мкм2	Номер зерна

При увеличении в 147 раз " d " равно 8 мкм, а при увеличении в 280 раз - 4,25 мкм.

2.5 Содержание отчета