2.2 Матеріали, устаткування і приладдя

Для виконання роботи необхідні: колекція мікрошліфів вуглецевої сталі з різним вмістом вуглецю, спирт, вата, фільтрувальний папір, 4%-й спиртний розчин азотної кислоти, діаграма стану «залізо-цементит».

2.3 Хід роботи

На оптичних зображеннях мікроструктури сталі перліт виглядатиме у вигляді темних зерен, а ферит у вигляді білих (насправді ферит має жовтуватий колір, перліт – коричневий).

Структура сталі в рівноважному стані визначається вмістом вуглецю і при вмісту менше 0,0025%С складатиметься тільки з фериту.

При збільшенні вмісту вуглецю до 0,025%С відбувається утворення третинного цементиту, який виділяється через змінну розчинність вуглецю у фериті при зниженні температури, головним чином, по межах зерен фериту, знижуючи пластичність і в'язкість сталі.

Збільшення вмісту вуглецю понад 0,025% викликає утворення перліту. При цьому в сталі із вмістом вуглецю до 0,1–0,15% ще виявляються включення третинного цементиту.

Із збільшенням вмісту вуглецю кількість фериту зменшується, а кількість перліту збільшується. При вмісті 0,80% С кількість перліту рівна 100%.

За структурою доевтектоїдних вуглецевих сталей, що знаходяться в рівноважному стані, можна орієнтовно визначити кількість вуглецю за допомогою формули:

С = %,

де F – сумарна площа, яку займає перлітна структура, %. Її визначають планіметром або візуально (орієнтовно) при прогляданні шліфа.

Слід мати на увазі, що у формулі не враховується вміст вуглецю у фериті, приймається, що весь вуглець знаходиться у перліті.

Замалювати і охарактеризувати структури, що спостерігаються. Визначити вміст вуглецю у всіх запропонованих зразках доевтектоїдної сталі за співвідношенням площ, займаних феритом і перлітом.

2.4 Зміст звіту

Звіт повинен містити: назва роботи, її мета і короткі теоретичні відомості, малюнки мікроструктур запропонованих шліфів з висновками, які супроводжуються розрахунками по визначенню вмісту вуглецю (для доевтектоїдних сталей), висновки про вплив вуглецю на структуру і властивості сталі.

Лабораторна робота 3 мікроструктура чавунів

Мета роботи – вивчити мікроструктуру білих, сірих, ковких і модифікованих чавунів. Встановити зв'язок між структурами білих чавунів і діаграмою стану системи «залізо – цементит».

3.1 Короткі теоретичні відомості

Залізовуглецеві сплави, що містять більше 2,14% С, називаються чавунами. В залежності від швидкості охолоджування, вмісту домішок і подальшої обробки розрізняють чавуни білі, сірі, половинчасті, ковкі, модифіковані і високоміцні.

Білі чавуни. У цих сплавах весь вуглець знаходиться у вигляді цементиту, тому вони тверді і крихкі. Згідно діаграмі стану «залізо-цементит» білі чавуни діляться на наступні класи:

- доевтектичні, що містять вуглецю менше 4,3%;

- евтектичні, містять вуглецю 4,3%;

- заевтектичні, що містять вуглецю більше 4,3%.

При кімнатній температурі структура складає:

- доевтектичного чавуну – з перліту, цементиту вторинного і ледебуриту;

- евтектичного – з ледебуриту;

- заевтектичного – з цементиту первинного і ледебуриту.

Сірі чавуни. У цих сплавах вуглець знаходиться у вигляді пластинчастого графіту або у вигляді графіту і цементиту. Залежно від структури металевої основи розрізняють наступні види чавунів, відмінні по структурі і властивостям:

- феритний чавун – весь вуглець в ньому графітизований, чавун має структуру ферит і графіт;

- перлітний чавун  –  із загальної кількості вуглецю 0,80% його знаходиться у вигляді цементиту, інший – графітизований. Цей чавун має структуру перліту і графіту;

- ферито-перлітний чавун – із загальної кількості вуглецю менше 0,80% його знаходиться у вигляді цементиту, а решта вуглецю – у вигляді графітних включень. Цей чавун має структуру фериту, перліту і графіту.

Ковкий чавун. Цей сплав одержують шляхом тривалої витримки при високій температурі білого чавуну. В результаті цементит розпадається і чавун містить графіт у вигляді пластівців. Залежно від структури металевої основи ковкий чавун може бути феритним, перлітним і ферито-перлітним.

Модифікований чавун. Одержують цей чавун шляхом добавки в розплав модифікаторів (сплавів, що містять Сa, Si, Al і ін.) у малій кількості (менше одного відсотка). Структура – дрібнопластинчатий перліт з вельми дрібним графітом.

Високоміцний чавун. Одержують цей сплав шляхом подвійної модифікації добавкою в рідкий чавун перед розливанням магнію і феросиліцію. Графіт виходить у формі куль, металева основа чавуну може бути феритною, ферито-перлітною і перлітною.

Половинчастий чавун. Сірий чавун, що містить в структурі надмірний цементит, називається половинчастим. Структура такого чавуну спостерігається у крупних відливках в перехідній зоні від білого чавуну (у поверхневих шарах) до сірого (у центральних частинах відливок).