Необходимое оборудование и материалы

1. Металлографический микроскоп.

2. Набор шлифов углеродистых сталей.

3. Стенд фотографий микроструктур углеродистых сталей в равновесном состоянии.

4. Диаграмма состояния железо-цементит.

5. Схема зарисовки микроструктур углеродистых сталей.

Содержание отчета

1. Зарисовка микроструктур стали с указанием структурных составляющих и увеличения, при котором изучалась структура.

2. Для каждого просмотренного шлифа приводятся:

а) тип стали (доэвтектоидная, эвтектоидная, заэвтектоидная), количество перлита;

б) расчет содержания углерода;

в) марка стали;

г) механические свойства и область применения стали.

Контрольные вопросы

1. Какие железо-углеродистые сплавы называются сталью?

2. Сколько углерода содержится в доэвтектоидной, эвтектоидной и заэвтектоидной сталях?

3. Каковы структуры этих сталей?

4. Какова зависимость механических свойств сталей от содержания углерода?

5. Классификация углеродистых сталей по назначению.

6. Каковы принципы маркировки углеродистых сталей?

7. Что входит в состав углеродистых сталей помимо железа и углерода?

Лабораторная работа 6 изучение микроструктур чугунов

Цель работы: изучение микроструктур чугунов, установление взаимосвязи между составом, условиями получения и структурой.

Содержание работы

Студент изучает с помощью микроскопа шлифы чугунов, определяет содержание структурных составляющих, рассчитывает содержание углерода в каждом образце и схематично зарисовывает микроструктуру с указанием структурных составляющих.

Теоретические сведения.

В зависимости от состояния углерода чугуны бывают белыми, содержащими углерод в связанном состоянии в виде цементита, и чугунами с графитом, в которых весь углерод или его часть находится в свободном состоянии. В последних различают металлическую основу и включения графита (рис. 7). В серых чугунах графит выделяется в виде изогнутых пластинок или чешуек, в ковких он находится в хлопьевидной форме, а в высокопрочных имеет шаровидную форму. По структуре все эти чугуны классифицируются на ферритные, где количество связанного углерода С_связ = 0,02 %, ферритно-перлитные – С_связ = 0,020,8 %, перлитные – С_связ = 0.8 %. Следовательно, структура этих чугунов отличается от структуры стали только наличием свободного графита. Свойства чугунов зависят как от свойств металлической основы, так и от количества, формы, размеров и характера распределения графитных включений.

Свойства металлической основы чугуна, так же как и у стали, будут зависеть от ее структуры. С увеличением количества перлита твердость и прочность на разрыв будут расти, а пластичность уменьшаться. Графит обладает низкими механическими свойствами, поэтому включения графита в чугуне можно рассматривать в первом приближении как пустоты различной формы, нарушающие целостность металлической основы. Особенно низкими свойствами обладает чугун, у которого графитовые включения образуют замкнутый скелет. По мере округления графитовых включений свойства чугуна улучшаются.

Рис. 7. Схемы зарисовок микроструктур чугунов: белых  левый ряд; чугунов с графитом  правый ряд.

Обозначение марок: СЧ10, СЧ25, СЧ35 – серый чугун, где цифры – предел прочности при растяжении в 10^-1 МПа; ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ 80 – высокопрочный чугун, цифры также указывают предел прочности при растяжении; КЧ 30-6, КЧ 50-5 – ковкий чугун, первые цифры – предел прочности при растяжении, вторые – относительное удлинение в процентах.

Белые чугуны хрупкие и твердые, плохо поддаются механической обработке. По структуре (см. рис. 7) они подразделяются на доэвтектические (от 2,14 до 4,3 % углерода), структура состоит из перлита, цементита и ледебурита; эвтектические (4,3 % углерода) с чисто ледебуритной структурой; заэвтектические (4,3 – 6,67 % углерода), структурными составляющими являются ледебурит и цементит. Следовательно, структура этих чугунов отличается от структуры стали наличием в них ледебурита.