- •Материаловедение. Технология конструкционных материалов
- •260700 Технология и проектирование текстильных изделий
- •Оглавление
- •Лабораторная работа № 1 Механические свойства материалов
- •1. Общие сведения
- •2. Порядок выполнения работы
- •3. Содержание отчёта
- •Параметры прочности
- •Сравнительная таблица твердости и прочности материалов
- •Диаграммы растяжения материалов
- •Лабораторная работа №2
- •Микроструктурный анализ сталей и чугунов
- •Цель работы
- •Оснащение
- •1. Общие сведения
- •2. Диаграмма состояния «Fe – c»
- •2.1. Компоненты, фазы и структуры в системе «Fe – c»
- •2.2. Основные точки и линии на диаграмме состояния «Fe – c»
- •3. Микроструктурный анализ углеродистых сталей
- •4. Микроструктурный анализ чугунов
- •5. Порядок выполнения работы
- •100 % Перлита содержит 0,8 % с,
- •60 % Перлита содержит х % с :
- •Примерное назначение различных марок углеродистой инструментальной стали, гост 1435-88
- •6. Содержание отчета
- •Лабораторная работа №3 Получение литых заготовок
- •1. Общие сведения
- •1.1. Получение отливок в песчано-глинистых формах
- •1.2. Литье в металлические формы
- •1.2.1. Центробежное литьё
- •1.2.2. Литьё в кокиль
- •2. Порядок проведения работы
- •3. Содержание отчета
- •Лабораторная работа №4 Обработка металлов резанием
- •1. Общие сведения
- •2. Обработка на токарных станках
- •3. Обработка на сверлильных и расточных станках
- •4. Обработка на фрезерных станках
- •5. Порядок выполнения работы
- •6. Содержание отчета
- •Материаловедение. Технология конструкционных материалов
- •260700 Технология и проектирование текстильных изделий
- •153000 Г. Иваново, пр. Ф.Энгельса, 21
2. Диаграмма состояния «Fe – c»
2.1. Компоненты, фазы и структуры в системе «Fe – c»
Железо (Fe) – металл серебристо-белого цвета, температура плавления 1539 °С. Железо может находиться в двух полиморфных модификациях. При температурах ниже 910 °С и выше 1392 °С железо имеет объемно центрированную кристаллическую решетку и обозначается как α-железо (Feα), а в интервале температур 910...1392 °С – гранецентрированную кубическую решетку и обозначается как γ-железо (Feγ). Высоко-температурную модификацию железа, т.е. выше 1401 °С, называют иногда δ-железом (Feδ). До температуры 768 °С железо – магнитно (точка Кюри).
Углерод (С) – неметаллический элемент. В обычных условиях он находится в виде графита, имеющего гексагональную кристаллическую решетку, но может иметь и модификацию алмаза со сложной кристаллической решеткой. Температура плавления графита 3500 °С. Углерод растворим в железе в жидком и твердом состояниях, может образовывать с железом химическое соединение Fe3C и находится в свободном состоянии в виде графита (Г). Поэтому в системе «Fe – C» различают следующие фазы: жидкий раствор, феррит, аустенит, цементит и графит.
Феррит (Ф) – твердый раствор внедрения углерода в Feα, максимальная растворимость углерода в Feα при температуре 727 °С составляет 0,02%, а при комнатной температуре около 0,006%. Феррит – самая мягкая и пластичная фаза железоуглеродистых сплавов. Твердость феррита НВ 60...130, предел прочности при растяжении σВ ≈ 250 Н/мм2, относительное удлинение δ = 45...50%.
Аустенит (А) – твердый раствор внедрения углерода в Feγ. Максимальная растворимость углерода в Feγ = 2,14% при температуре 1147 °С, минимальная – 0,8% при 727 °С. При охлаждении аустенит распадается на феррито-цементитную смесь. В структуре большинства сталей аустенит может находиться только при высоких температурах. В структуре некоторых легированных сталей аустенит может присутствовать и при комнатных температурах. Такие стали по структуре называют аустенитными. Аустенит немагнитен, пластичен δ = 40...50%, его твердость НВ 160...200 .
Перлит (П) – эвтектоидная механическая смесь феррита с цементитом, образовавшаяся при распаде твердого раствора – аустенита. Содержание углерода в перлите – 0,8%. Перлит может быть пластинчатым (феррит и цементит имеют вид пластинок), получающимся при быстром охлаждении, и зернистым (включения цементита в ферритной основе имеют зернистую форму), получающимся при медленном охлаждении. Пластинчатый перлит имеет σВ = 950...1100 Н/мм2, δ = 7%, НВ 180...280. Зернистый перлит имеет меньшую твердость и прочность, но более высокую пластичность и лучшую обрабатываемость резанием σВ = 650 Н/мм2, δ = 20%, НВ 140...200.
Цементит (Ц) – химическое соединение железа с углеродом – карбид железа Fe3С. Содержание углерода в цементите 6,67%. Цементит имеет сложную ромбическую кристаллическую решетку. Температура плавления цементита около 1500…1550 °С. Цементит является самой твердой (НВ 800…850) и хрупкой фазой нелегированных железоуглеродистых сплавов δ = 0%.
В жидком состоянии железо хорошо растворяет углерод, образуя однородный жидкий раствор (Ж), минимальная растворимость углерода в жидком растворе 4,3% при температуре 1147 °С.
Ледебурит (Л) – аустенито-цементитная смесь эвтектического состава, кристаллизующаяся из жидкого раствора при температуре 1147 оС, с концентрацией 4,3% углерода. При температуре ниже 727 °С аустенит, входящий в состав ледебурита, превращается в перлит. Вследствие этого при температуре ниже 727 °С ледебурит представляет собой смесь перлита с цементитом. Ледебурит имеет высокую твердость (НВ 500...700) и очень хрупок.
Помимо перечисленных фаз и структур, в железоуглеродистых сплавах могут быть неметаллические включения, например оксиды, нитриды, сульфиды, фосфиды, графит.