Порядок выполнения работы

1. Начертить область диаграммы состояния системы Fe-Fe₃C, соответствующую сталям.

2. На диаграмме состояния Fe-Fe₃C провести вертикальные линии, соответствующие рассматриваемым сплавам и дать описание процессов превращений при охлаждении.

3. Изучить и зарисовать микроструктуру доэвтектоидных, эвтектоидной и заэвтектоидных сталей. Микроструктуры зарисовать в кругах диаметром 30–40 мм или в квадратах 4040 мм. Нет надобности передавать фотографически точное изображение. При зарисовке необходимо уловить характерные особенности структуры (например, зерна пластинчатого перлита штрихуются в разных направлениях, а структура феррита изображается только границами зерен). Под каждой зарисованной микроструктурой указать наименование сплава, указать фазы и структурные составляющие, увеличение.

4. Определить количество углерода в заданной стали и определить ее марку.

5. Определить твердость исследуемых деталей (не менее трех) на приборе Роквелла и построить графики зависимости твердости от количества углерода. Сделать выводы.

6. Написать отчет по работе в соответствии с вышеуказанными пунктами.

Контрольные вопросы

1. Какие сплавы называются сталями?

2. Как классифицируются углеродистые стали по структуре?

3. Какие фазы и структурные составляющие имеются в углеродистых сталях?

4. Как изменяются механические свойства углеродистых сталей по мере увеличения содержания углерода?

5. Как определяется содержание углерода в сталях по микроструктуре?

6. Как классифицируются стали по назначению?

7. Какие вредные примеси влияют на качество стали?

8. Как маркируются стали обыкновенного качества, их применение?

9. Как маркируются стали качественные конструкционные, их применение?

10. Как маркируются углеродистые инструментальные стали, их применение?

11. Какие стали называются автоматными, их маркировка и применение?

Лабораторная работа №5 Изучение структуры и свойств чугунов

Цель работы: изучение микроструктуры чугунов разных марок, установление зависимости между структурой и механическими свойствами чугунов.

Оборудование и материалы: набор микрошлифов лабораторной коллекции чугунов, металлографические микроскопы с набором объективов и окуляров, реактивы для выявления микроструктуры.

Чугунами называются железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14% углерода. В машиностроении чугун является одним из основных литейных материалов, что объясняется прежде всего его хорошими литейными и прочностными свойствами. Он не подвергается обработке давлением. Главным фактором, определяющим свойства, а, следовательно, и область применения чугуна, является его структура, которая может быть разнообразной.

По структуре чугуны делят на белые (БЧ), серые (СЧ), ковкие (КЧ), высокопрочные (ВЧ).

Белые чугуны

Белым называется чугун, в котором весь углерод находится в химически связанном состоянии в виде цементита Fe₃C, который придает излому чугуна белый блестящий цвет.

Фазовые превращения в этих чугунах протекают согласно метастабильной диаграмме Fе-Fe₃С (см. рис. 14). По структуре белые чугуны делятся на следующие виды.

а) Доэвтектические, содержащие от 2,14 до 4,3% С. Они состоят из перлита, ледебурита и вторичного цементита, выделяющегося из зерен аустенита в интервале температур от 1147°С (линия ЕС) до 727°С (линия SК). Вторичный цементит сливается с цементитом ледебурита и может быть не виден на микрошлифе как самостоятельная структурная составляющая (рис. 17, а);

б) Эвтектические, содержащие 4,3% С. Они состоят из эвтектики – ледебурита, представляющего собой механическую смесь цементита и перлита (рис. 17, б);

в) Заэвтектические, содержащие от 4,3 до 6,67% С. Они состоят из первичного цементита, выделяющегося в виде крупных пластин и ледебурита (рис. 17, в).

а) б) в)

Рис. 17. Структура белого чугуна:

а – доэвтектического, б – эвтектического, в – заэвтектического

В микроструктуре белого чугуна содержится много цементита, поэтому он очень тверд и хрупок, но хорошо сопротивляется износу. Он почти не поддается обработке резанием (за исключением абразивного), поэтому белые чугуны не находят непосредственного применения в машиностроении, их используют редко, только для изготовления деталей, работающих в условиях повышенного абразивного изнашивания (детали гидромашин, пескометов и др.). Будучи главным продуктом доменной плавки, этот чугун используется в металлургии для передела в сталь (передельный чугун). В незначительном количестве белый чугун применяется также для получения ковкого чугуна.