- •Практикум
- •Загальні правила з техніки безпеки
- •V. Злом кольорових металів
- •Лабораторна робота №2 Мікроаналіз металів та сплавів
- •Устаткування, інструменти, матеріали
- •Основні відомості про мікробудову
- •Порядок виконання робота
- •Запитання для самоперевірки
- •Лабораторна робота №3 Структура сталі у зрівноваженому стані
- •Устаткування, інструменти, матеріали
- •Порядок виконання роботи
- •Запитання для самоперевірки
- •Лабораторна робота №4 Вивчення структури чавунів
- •Устаткування, інструменти, матеріали
- •Основні відомості про структуру чавунів
- •Порядок виконання роботи
- •Сутність методу пробних гартувань
- •Порядок виконання роботи
- •Запитання для самоперевірки
- •Порядок виконання роботи
- •Запитання для самоперевірки
- •Порядок виконання роботи
- •Запитання для самоперевірки
- •Лабораторна робота №8 Прогартування сталі
- •Устаткування, інструменти, матеріали
- •Основні відомості про прогартовуваність сталі
- •Порядок виконання роботи
- •Запитання для самоперевірки
- •Порядок виконання роботи
- •Запитання для самоперевірки
- •Порядок виконання роботи
- •Запитання для самоперевірки
- •Порядок виконання роботи
- •Запитання для самоперевірки
- •Лабораторна робота №12 Термічна обробка алюмінієвих сплавів
- •Устаткування, інструменти, матеріали
- •Основні відомості з термообробки алюмінієвих сплавів
- •Порядок виконання роботи
- •Запитання для самоперевірки
- •Порядок виконання роботи
- •Запитання для самоперевірки
- •Порядок виконання роботи
- •Запитання для самоперевірки
- •Література
Порядок виконання роботи
Вивчити під мікроскопом при збільшенні в 110–140 разів мікроструктуру заліза та вуглецевих сталей із різною кількістю вуглецю (від 0 до 1,3%).
Замалювати структури, що вивчаються, в зошит, указати склад сталі та відмітити всі структурні складові.
Визначити за мікробудовою вміст вуглецю в запропонованому зразку доевтектоїдної сталі.
Накреслити діаграму «залізовуглець» та нанести на неї структурні складові.
Зробити висновки за виконаною роботою.
Запитання для самоперевірки
Назвіть одно- і двофазні структурні складові в залізовуглецевих сплавах.
Схарактеризуйте ферит, аустеніт, цементит, графіт, перліт та ледебурит.
Подайте класифікацію залізовуглецевих сплавів за вмістом вуглецю.
Яку структуру мають залізо, доевтектоїдна, евтектоїдна та заевтектоїдна сталі?
Методика визначення вуглецю у відпаленій доевтектоїдній сталі.
У яких умовах утворюється зернистий та пластинчастий перліт?
Як впливає на властивості сталі будова перліту?
Література: [1, с. 118; 3, с. 260].
Лабораторна робота №4 Вивчення структури чавунів
Мета роботи: вивчити види чавунів, їх структуру, властивості та галузі використання; набути практичних навичок визначення виду чавунів за мікробудовою.
Устаткування, інструменти, матеріали
Металографічний мікроскоп, ексикатор із комплектами мікрошліфів чавуну, плакат чи альбом із мікроструктурами, зразки — зломи білих та сірих чавунів.
Основні відомості про структуру чавунів
Чавуни — це залізовуглецеві сплави із вмістом вуглецю більше 2,14%. Вуглець у чавунах залежно від хімічного складу, швидкості охолодження у процесі кристалізації є в складі цементиту або у вигляді графіту. Відповідно до цього чавуни бувають білі та сірі.
Білі чавуни мають білий, сріблястий злом. Вуглець у таких чавунах міститься у вигляді цементиту. Залежно від умісту вуглецю білі чавуни поділяють на доевтектичні (С < 4,3%), евтектичні (С = 4,3%) і заевтектичні (С > 4,3%).
Структура доевтектичного чавуну за кімнатної температури складається з перліту, вторинного цементиту та ледебуриту (рис. 4.1). При мікроаналізі шліфа вторинний цементит не відрізняється від цементиту, що входить до складу ледебуриту.
Евтектичний чавун на 100% складається з ледебуриту. На мікрошліфі при 20°С на білому фоні цементиту видно темні квасолеподібні включення перліту. Структура заевтектичного білого чавуну, крім ледебуриту, вміщує витягнуті кристали первинного цементиту білого кольору.
Рисунок 4.1 Структури білих чавунів: а) доевтектичного; б) евтектичного; в) заевтектичного
Утворенню структури білого чавуну сприяють такі фактори:
зменшення вмісту вуглецю та кремнію;
введення марганцю, хрому, ванадію;
збільшення швидкості охолодження під час лиття.
Білі чавуни мають високі твердість, зносостійкість, крихкість та низькі ливарні властивості.
Сірий чавун у зломі темно-сірого кольору має вуглець у вигляді вигнутих пластинок графіту, які добре видно на нетравлених шліфах (рис. 4.2). Металічна основа сірих чавунів буває перлітна, феритна та феритно-перлітна. Феритні сірі чавуни мають низьку твердість і міцність, добре оброблюються різанням. Перлітний чавун більш твердий, міцний, крихкий, зносостійкий. У процесі вивчення під мікроскопом структур сірого чавуну на фоні металічної основи та включень графіту зустрічаються чітко окреслені світлі включення неправильної форми — фосфітна евтектика.
Утворенню структури сірого чавуну сприяють збільшення кількості вуглецю і кремнію, зниження марганцю та хрому, повільне охолодження при ливарних роботах (лиття в піщані форми, великі виливки).
Рисунок 4.2 Структура графітизованих чавунів: а сірих; б ковких; в високоміцних; 1 шліфи не травлені; 2 феритна основа; 3 перлітна основа
Ковкий чавун одержують із білого тривалим відпалюванням при 950–1000°С. На відміну від пластинок сірого чавуну ковкий має вуглець у вигляді пластинчастого графіту, який компактніший і менше надрізає металічну основу. Це надає ковкому чавуну більшу міцність та пластичність, ніж сірому. Металічна основа ковкого чавуну залежно від умов охолодження виливків, починаючи з температури відпалювання, може бути феритною (тривала затримка нижче 727°С), перлітною (швидке охолодження з 950°С) або феритно-перлітною (недостатня затримка нижче 727°С). Виливки з ковкого чавуну мають малі розміри, комплекс важливих механічних властивостей і використовуються в машинобудуванні для виготовлення помірно навантажених деталей. Негативна якість ковкого чавуну — необхідність тривалого відпалювання (50 та більше годин).
Високоміцний чавун відрізняється від ковкого тим, що в ньому вуглець міститься у вигляді кулястого графіту. Це попереджує надрізи та менше роз'єднує металічну основу чавуну. Високоміцні чавуни за механічними властивостями наближаються до сталей і використовуються для виготовлення відповідальних важконавантажених литих деталей — колінчастих та розподільних валів, кронштейнів, шатунів. Одержують високоміцний чавун модифікуванням магнієм (за тиску до 0,6 МПа).
Отже, чавуни бувають білі та сірі. У білих чавунах увесь вуглець тримається в цементиті, а в сірих більша частина міститься у вигляді графіту. За формою включень графіту чавуни поділяють на сірі, ковкі та високоміцні. Металічна основа цих чавунів буває перлітна (вміст вуглецю 0,8%) або феритна. Але можливі також проміжні стани. Якщо в сірому чавуні є ділянки відбілювання, то такий чавун називається половинчастим. Проміжною є також і феритно-перлітна металічна основа чавунів із включенням графіту. Виливки з половинчастого чавуну не піддаються механічній обробці, тому для зниження твердості їх потрібно піддати тривалому графітизуючому відпалюванню при 950–1000°С.
Таблиця 4.1 – Зразки чавунів
Позна-чення |
Назва |
Мікроструктура | |
БЧ |
Білий доевтек-тичний чавун |
Шліф не травлений: видно тільки пластинчастий графіт. |
|
Шліф травлений: видно перліт (небагато) та ледебурит (евтектична суміш перліту та цементиту). |
| ||
СЧ(п) |
Сірий перлітний чавун |
Шліф не травлений: видно тільки вигнуті пластинки графіту. |
|
Шліф травлений: добре видно перліт, пластинчастий графіт (гірше) та фосфідна евтектика (дуже світлі кристали). |
| ||
КЧ(фп) |
Ковкий феритно перлітний чавун |
Шліф не травлений: видно тільки пластівчастий графіт. |
|
Продовження таблиці 4.1
Позна-чення |
Назва |
Мікроструктура | |
КЧ(фп) |
Ковкий феритно- перлітний чавун |
Шліф травлений: добре видно пластівчастий графіт, навколо графіту світлий ферит, решта –перліт. |
|
ВЧ(фп) |
Високо-міцний феритно-перлітний чавун |
Шліф не травлений: видно тільки кулеподібний графіт. |
|
Шліф травлений: добре видно кулеподібний графіт, навколо графіту – світлий ферит, решта –перліт. |
| ||
ВЧ(ф) |
Високо-міцний феритний чавун |
Шліф не травлений: видно тільки кулеподібний графіт. |
|
Шліф травлений: добре видно кулеподібний графіт, решта – ферит. |
|