Вивчення мікроструктури чавунів
Мета роботи – вивчити структурні перетворення в чавунах у залежності від їх хімічного складу та температури, а також вплив складу та структури на властивості чавунів: освоїти принцип маркування чавунів та основи їх вибору для деталей i конструкцій.
2.1. Прилади та матеріали
Металографічний мікроскоп.
Зразки (шліфи) для дослідження форми графітних включень та мікроструктури сірих, високоміцних, ковких та білих чавунів.
Атлас мікроструктур.
2.2. Порядок виконання роботи
Вивчити форму графічних включень та мікроструктуру сірих, вермикулярних, високоміцних, ковких та білих чавунів.
Ознайомитися з марками, технологією отримання, класифікацією, хімічним складом, механічними властивостями та призначенням чавунів за держстандартом.
Нарисувати та описати мікроструктуру сірих, високоміцних, ковких та білих чавунів.
Оформити результати дослідів та скласти протокол.
2.3. Загальні відомості
Чавуни – це залізовуглецеві сплави, які містять більше 2,14 %С. Вони кристалізуються з утворенням евтектики, мають малий інтервал температур кристалізації і тому характеризуються добрими ливарними властивостями: великою рідкотекучістю, малою лінійною усадкою. Це дозволяє одержувати відливки складної форми з малою товщиною стінок. Вуглець у чавунах може знаходитися у вільному стані (графіт), у звичайному вигляді (цементиті) або у частково звичайному та переважно у вільному стані. В залежності від умов утворення графіту та від його форми розрізняють білі, половинчасті, сірі, високоміцні та ковкі чавуни.
2.3.1. Білі чавуни
Білими називають чавуни, в яких практично весь вуглець знаходиться в зв'язаному стані – у вигляді цементиту. Таку назву чавун отримав за матово-білий колір зламу (через велику кількість цементиту). Структурною ознакою білих чавунів є евтетика – ледебурит. Опис білого чавуну було зроблено при розгляді формування структур доевтектичних, евтектичних та заевтектичних чавунів відповідно до метастабільної діаграми залізо-цементит.
Білі чавуни мають дуже високу твердість та крихкість i практично не обробляються ні різанням, ні, тим більше, тиском. Проте, значна кількість твердого цементиту обумовлює високу зносостійкість білих чавунів, особливо в умовах абразивного зношування.
Білий чавун використовують у вигляді виливків як передільний чавун для виготовлення сталі.
В білих чавунах весь вуглець знаходиться у звичайному вигляді, а процеси кристалізації та структурні перетворення в них визначаються за допомогою метастабільної діаграми. Вміст вуглецю визначає структурні класи білих чавунів: доевтектичні (2,4 % < С < 4,3 %), евтектичні (4,3 %), заевтектичні (>4,3 %) (рис. 2.1).
Велика кількість цементиту в структурі білих чавунів (60 % при вмісті 4,3 % С) зумовлює їх значну твердість (540...550 НВ), низьку пластичність та неможливість обробки різцями, їх велика твердість забезпечує підвищену зносостійкість в умовах абразивного зношування. Відливки з відбіленого чавуну мають у поверхневому шарі структуру білого чавуну, а в серцевині – сірого або високоміцного. З білого та відбіленого чавунів виготовляють прокатні валки, кулі млинів для помолу руди. Білі та відбілені чавуни не маркуються.
а) б) в)
Рисунок 2.1 – Мікроструктура білих чавунів: