Ціанування і нітроцементація

Ціанування — це одночасне дифузійне насичення вуглецем і азотом поверхневого шару сталевих деталей у роз­плавленій ціанистій солі, а нітроцементація — насичення їх в газовому середовищі. Мета ціанування і нітроцементації — підвищення твердості, зносостійкості та втомної міцності деталей.

При високотемпературному ціануванні з наступним гартуванням низьковуглецевої сталі біля поверхні утворюється мартенсит, далі розташовується мартенситно-трооститна структура. При високотемпературному ціануванні з наступним гартуванням легованої сталі біля поверхні утворюється аустенітно-мартенситна структура, далі розташовується мартенситно-трооститна структура.

Лабораторна робота № 5

Тема: Мікроаналіз сірих, ковких і високоміцних чавунів.

Мета: Вивчення мікроструктури сірих, ковких і високоміцних чавунів

Завдання: Вивчити структуру сірих, ковких і високоміцних чавунів та встановити зв'язок між складом, умовами отримання і структурою чавунів.

Обладнання: Металографічний мікроскоп МИМ-6, мікрошліфи чавунів, фотографії мікроструктур чавунів.

Студент має знати:

- призначення та умови отримання сірих, ковких і високоміцних чавунів;

- будову та принцип роботи металографічного мікроскопа;

- методику виготовлення мікрошліфів металів.

Студент має вміти:

- готувати зразки чавунів для вивчення мікроструктури;

- проводити аналіз виявленої мікроструктури чавуну.

План роботи:

1. Ознайомитись з метою, завданням і методичними рекомендаціями до роботи.

2. Підготувати мікроскоп МИМ-6 і мікрошліфи до роботи.

3. Розглянути мікрошліфи під мікроскопом, порівняти з наявними фотографіями мікроструктур і замалювати розглянуті мікроструктури.

4. Описати розглянуті мікроструктури.

5. Оформити звіт про виконану роботу і захистити його у викладача. В звіті необхідно описати умови отримання та область застосування сірих, ковких і високоміцних чавунів, замалювати і описати мікроструктури цих чавунів.

Характеристика структурних складових чавунів.

Чавун – це сплав заліза з вуглецем (2,14…6,67%) та іншими елементами. Вуглець в чавуні знаходиться у вигляді графіту і цементиту. Структура чавуну залежить від хімічного складу та швидкості охолодження. За структурою чавуни поділяють на білі, сірі, високоміцні та ковкі.

Білі чавуни утворюються при швидкому охолодженні і на зламі мають матово-білий колір. В білому чавуні майже весь вуглець знаходиться у вигляді цементиту Fе₃С.

Залежно від вмісту вуглецю білі чавуни поділяються на доевтектичні (до 4,3 % С), евтектичні (4,3 % С) та заевтектичні (понад 4,3 % С).

Мікроструктура доевтектичного чавуну має три структурні складові: перліт, ледебурит і вторинний цементит. Перліт спостерігається у вигляді темних зерен, а ледебурит – у вигляді окремих діляночок. Кожна така діляночка являє собою суміш дрібних округлених або витягнутих зерен перліту, рівномірно розміщених в білій цементитній основі. Зі збільшенням концентрації вуглецю в до евтектичному чавуні доля ледебуриту в структурі збільшується за рахунок зменшення ділянок, зайнятих перлітом і вторинним цементитом. Вторинний цементит спостерігається у вигляді світлих зерен.

Евтектичний чавун складається з ледебуриту, тобто рівномірною механічною сумішшю перліту з цементитом.

Заевтектичний чавун характеризується двома структурними складовими – первинним цементитом і ледебуритом. Зі збільшенням вуглецю кількість первинного цементиту в структурі зростає.

Білі чавуни мають значну кількість дуже твердих і малопластичних складових: цементиту та ледебуриту. Тому ці чавуни мають високу твердість, низьку пластичність і дуже погано оброблюються різанням.

Сірий чавун має на зламі сірий колір через наявність у його структурі графіту. Структура сірого чавуну представляє металеву основу, пронизану графітними включеннями. Металева основа сірого чавуну може бути феритною, феритно-перлітною або перлітною.

Феритний чавун має структуру: ферит (світла основа), перліт (сіра основа) та пластинчастий графіт (темні пластинчасті вкраплення). Перлітний сірий чавун - перліт (сіра основа), пластинчастий графіт (темні пластинчасті включення).

Міцність графіту в сірому чавуні надзвичайно низька порівняно з міцністю металевої основи. Тому чим більш рівномірно розміщені графітні включення в металевій основі, чим дрібніші ці включення і чим більш округла їх форма, тим менше ослаблюється металева основа і чавун буде міцнішим. Разом з тим графіт підвищує зносостійкість чавуну і здатність гасити вібрації.

Половинчастий чавун є проміжним між білим і сірим, характеризуються тим що вуглець знаходиться частково у вигляді пластинчастого графіту, а інша частина – у вигляді цементиту.

Високоміцний чавун має структуру, що складається з металевої основи (перліт і ферит, цементит і перліт або ферит) та графітних включень, форма яких наближається до сферичної. Така форма графіту мало ослаблює металеву основу чавуну. Утворюється високоміцний чавун за рахунок введення до його складу модифікаторів (магній або церій).

Ковкий чавун отримується в результаті відпалу відливків, виготовлених з білого чавуну. В процесі відпалу цементит, що міститься в структурі білого чавуну, розпадається з виділенням графіту. Графіт має округлу пластівчасту форму (темні включення), що і забезпечує високу міцність та пластичність ковкого чавуну. Залежно від структури металевої основи ковкі чавуни поділяються на феритні, феритно-перлітні або перлітні.