2.1.4 Оборудование, материалы, наглядные пособия

оптические металлографические микроскопы с набором оптики, микрошлифы отожженных углеродистых доэвтектоидных, эвтектоидной и заэвтектоидных сталей и технического железа, фотографии микроструктур углеродистых сталей.

2.1.5 Порядок выполнения работы

Настроить микроскоп на заданное увеличение (х240). Выполнить микроисследование сталей различных марок с зарисовкой наблюдаемых структур и определить площадь перлитной составляющей F_П, %. Сравнить рисунки структур с микрофотографиями структур различных сталей, помещенных в "Атласе микроструктур металлов". Определить содержание углерода в стали, а по нему – марку стали.

Содержание отчета

Цель работы; начертить стальной участок диаграммы железо-цементит с указанием исследованных сталей; представить рисунки микроструктур исследованных сталей и дать их описание; привести формулу для определения содержания углерода в доэвтектоидной стали по площади перлитной составляющей и определить марку стали по найденному значению содержания, углерода.

Контрольные вопросы

1 Что представляет собой диаграмма железо-цементит?

2 Что называется линиями ликвидус, содидус?

3 Сущность правила фаз, правила отрезков.

4 Что такое перлит, ледебурит, феррит, аустенит, цементит?

5 В каких координатах строится диаграмма?

6 Что показывает фигуративная точка на диаграмме железо-цементит?

7 Какая структура называется равновесной? Условие ее получения.

8 Как изменяется содержание перлита в доэвтектоидной стали с увеличением содержания углерода?

9 Как определить содержание углерода в доэвтектоидной стали по ее микроструктуре?

10 Из каких микроструктурных составляющих состоят техническое железо, доэвтектоидные, заэвтектоидные стали и эвтектоидная сталь?

11 Почему в заэвтектоидной стали предпочтительно выделение избыточного цементита в виде изолированных зерен, а не карбидной сетки?

Лабораторная работа № 3 микроструктуры чугунов в равновесном состоянии

Цель работы. Исследовать микроструктуру белых, серых, ковких и высокопрочных чугунов.

Задание. По готовым микрошлифам выполнить микроанализ белых (доэвтектического, эвтектического и заэвтектического), серых (перлитного, феррито-перлитного и ферритного), ковкого и высокопрочного чугунов (феррито-перлитного). На структурных диаграммах чугунов определить области, соответствующие исследованным чугунам.

1 Краткие сведения из теории

Чугуны – железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14 % углерода.

Углерод в чугунах бывает двух видов: химически связанный (в цементите) и свободный (графит). Выделение углерода в свободном состоянии, т.е. в виде графита, называется графитизацией.

В чугунах графит выделяется в форме: пластин (пластинчатый графит), хлопьев (хлопьевидный графит), или шариков (шаровидный графит) (рисунок 1).

Рисунок 1 – Формы графитовых включений: а – пластинчатый графит Гр^ПЛ; б – хлопьевидный графит Гр^ХЛ; в – шаровидный графит Гр^ШАР; МО – металлическая основа

Графитовые включения окружены так называемой металлической основой, например, ферритом, перлитом и другими структурными составляющими, основную массу которых составляет металл (железо). По структуре металлической основы различают ферритные, перлитные и ферритно-перлитные чугуны.

Графит имеет низкие механические свойства. Поэтому графитовые включения в чугуне рассматриваются как пустоты, разобщающие металлическую основу. При данном объеме включений пластинчатого, хлопьевидного и шаровидного графита включение пластинчатого графита будет иметь наибольшую поверхность. Поэтому пластинчатый графит разобщает металлическую основу значительно больше, чем хлопьевидный и шаровидный. Разобщение металлической основы приводит к снижению прочности чугуна. Очевидно, при переходе его от пластинчатого к хлопьевидному, а затем к шаровидному графиту, прочность чугуна будет возрастать.

Включения графита являются концентраторами напряжений.

Пластинчатый графит, будучи острым надрезом (трещиной) внутри металла, более активный концентратор, чем хлопьевидный или шаровидный, так как по мере скругления графитовых включений их активность (острота) как концентраторов напряжений понижается, что благоприятно сказывается на пластичности чугуна.

Чугуны относятся к наиболее распространенным литейным сплавам. Изделия из них получают методом литья в виде отливок. Детали машин, изготовленные из чугунных отливок, значительно дешевле деталей, изготовленных из стальных заготовок (проката, поковок и штамповок).

В зависимости от вида углерода и формы графитовых включений различают белый, серый, ковкий и высокопрочный чугуны