лаб11

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

Кафедра литейных процессов и конструкционных материалов

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

По дисциплине «материаловедение»

МИКРОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ

В РАВНОВЕСНОМ СОСТОЯНИИ

Выполнил:

ст. гр. ЗУКс–113

Осетров Т. А.

Проверил:

Костин А. В.

Владимир 2014

Лабораторная работа № 11

МИКРОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ

В РАВНОВЕСНОМ СОСТОЯНИИ

Цель работы: изучить микроструктуру отожженной стали и установить связь между структурой и механическими свойствами.

Ход работы:

1. Вычертить в масштабе диаграмму железо– углерод(область ста-лей) с обозначением на ней всех фаз и структур.

2. Построить схематично кривую охлаждения для доэвтектоидной

стали. Объяснить ее с помощью правила фаз(содержание углерода зада-ет преподаватель).

3. Рассмотреть под микроскопом комплект шлифов. Определить по

микроструктуре тип сплава. Изучить, зарисовать и описать структуру

исследуемых сталей.

4. Для доэвтектоидных сталей определить(приближенно) содержание

углерода по микроструктуре и написать марку качественной стали.

5. Ответить на контрольные вопросы.

6. Составить отчет.

Диаграмма железо-углерод.

2.Кристаллизация зазвтектоидных сталей начинается в точке 1

выделением из жидкого расплава А и заканчи­вается в точке 2. После затвердевания сплав имеет однофазную структуру А. При дальнейшем ох­лаждении от точки 2 до точки 3 структурных превращений сталь не претерпевает, идет простое охлаждение. В интервале точек 3-4 происходит выделение Ц_II. При медленном охлаждении А выделяется по гра­нице аустенитных зерен. На площадке 4-4' происходит эвтектоидное превращение А в П. При дальнейшем охлаждении ниже точки 4 из Ф, входящего в П, выделя­ется Ц_III. Ц_III, наслаиваясь на кристаллы Ц_II и цементита перлита, не оказывает заметное влияние на свойства. Поэтому при рассмотрении структур заэвтектоидных сталей о Ц_III обычно не упоминают. Конечная структура П +Ц_II +Ц_III - перлито-цементитная.

4.В доэвтектоидной стале находится менее 0,8 % углерода.

5.Заключение.

При содержании углерода в стали более 1…2% твердость ее возрастает, а временное сопротивление уменьшается, что объясняется выделением по границам бывшего зерна вторичного цементита.

Механические свойства устанавливают по результатам статистических, динамических и усталостных (на выносливость) испытаний.

Статистические испытания характеризуются медленным и плавным приложением нагрузки. Основными из них являются: испытания на растяжение, твердость и вязкость разрушения.

Пластические свойства металлов характеризуются относительным удлинением, δ=[(l_k-lo)/l_o] 100% и сужением, ψ=[(А_о-А_К)/А_о] 100%, где l_o,l_K и А_о, А_к – соответственно длина и площадь поперечного сечения образца до и после разрушения. Твердость металлов испытывают путем вдавливания в него под определенной нагрузкой стального шарика, алмазного конуса или пирамиды и оценивают по величине произведенной пластической деформации (отпечатку). В зависимости от вида используемого наконечника и критерия оценки различают твердость по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу.

Контрольные вопросы.

1. Какие сплавы железа с углеродом относятся к доэвтектоидным?

Доэвтектоидными сталями называют стали в которых содержание углерода менее 0,8%.

2. Что такое феррит и каковы его механические свойства?

Феррит – это ферромагнетик, не проводящий электрического тока, структурная составляющая сплавов железа, представляющая собой твёрдый раствор углерода и легирующих элементов в a-железе.

3. Что такое перлит и каковы его механические свойства?

Одна из структурных составляющих железоуглеродистых сплавов — сталей и чугунов: представляет собой эвтектоидную смесь двух фаз — феррита и цементита (в легированных сталях — карбидов). Перлит — продукт эвтектоидного распада (перлитного превращения) аустенита при сравнительно медленном охлаждении железоуглеродистых сплавов ниже 727 °C. Механические свойства перлита зависят в первую очередь от межпластиночного расстояния (суммарная толщина пластинок обеих фаз): чем оно меньше, тем выше значение предела прочности и предела текучести и ниже критическая температура хладноломкости. При перлитной структуре облегчается механическая обработка стали. Дисперсные разновидности перлита называют сорбитом и трооститом.

4. Что такое цементит и каковы его механические свойства?

Цементит — карбид железа, химическое соединение с формулой Fe₃C. Цементит — представитель так называемых фаз внедрения, соединений переходных металлов с легкими металлоидами. В фазах внедрения велики доля как ковалентной, так и металлической связи.

Твёрдость по Бринеллю больше 800 кг/мм². Первичный цементит кристаллизуется из жидкого сплава Вторичный цементит - из аустенита Третичный цементит - из феррита

5. Каково содержание углерода в перлите?

Среднее содержание углерода в перлите – 0,8%

6. При какой температуре образуется перлит в стали?

Температура превращения аустенита в перлит 723°С.

7. Как влияет увеличение углерода в стали на механические характери-стики сталей?

Если содержание примесей не превышает количества, указанного в ГОСТ 380-88, то их влияние на свойства сталей незначительно. Следовательно, структура и свойства технических сталей могут характеризоваться почти так же, как и чистых двойных сплавов, то есть в полном соответствии с диаграммой состояния железо - углерод. В соответствии с диаграммой состояния после отжига в равновесном состоянии структура стали представляет собой смесь феррита и цементита, в которой количество последнего увеличивается пропорционально содержанию углерода. Ясно, что свойства медленно охлажденных (отожженных) сталей будут определяться прежде всего свойствами и количеством составляющих фаз.

8. Какую микроструктуру имеют доэвтектоидные стали и где они при-меняются?

Эта сталь предназначена для холодной штамповки.

9. Какую микроструктуру имеют заэвтектоидные стали и где они при-меняются?

они широко применяются в качестве штамповых сталей, сталей для измерительных инструментов и т.д

10. Какова равновесная микроструктура сталей20, 45, 60, У8, У12?

Химически чистые металлы обладают низкой прочностью, поэтому в технике их применяют сравнительно редко. Наиболее широко используют сплавы - вещества, полученные сплавлением (спеканием порошков, электрическим осаждением или др. методами) двух и более химических элементов.

Список литературы: Источник: Остапенко Н.Н.,Крапивницкий Н.Н. Технология металлов. М. Высшая школа,1970г. Каменичный И.С. Практика термической обработки инструмента. Киев, 1959 г.