ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ФИЗИКИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
КАФЕДРА СУДЕБНОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ И ФИЗИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
ОТЧЕТ
МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И МИКРОСТРУКРУР ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ
Выполнила ВОРОНИНА О.Н.
Проверила Боева В. В.
ВОЛГОГРАД 2010
Тема 1. Исследование зависимости свойств и микроструктур углеродистых сталей в литом, деформированном и отожженном состояниях.
Цель работы: исследование микроструктуры углеродистых сталей в литом, деформированном и отожженном состоянии. Определение количества углерода в сталях по структуре в равновесном состоянии.
Задачи:
1. Определить по микроструктуре, к какому классу относится данный образец.
2. Доэвтектоидная сталь:
а) Определить количество феррита и перлита на глаз с помощью микроскопа
б) Определить процентное соотношение перлита и феррита по ГОСТ 8233-56 шкала 7
в) В доэвтектоидной стали определить процентное содержание углерода
г) Определить дефекты:
- полосчатость по ГОСТ 5640-68 шкала 3
- видманштетт по Гост 5640-68 шкала4
Теоретическая часть: Железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода до 2,14% называются сталями.
Сталь, как материал, используемый человеком, имеет многовековую историю. Наиболее древний способ получения стали в тестообразном состоянии — сыродутный процесс, в основе которого лежало восстановление железа из руд древесным углём в горнах (позднее в небольших шахтных печах). Для получения литой стали древние мастера применяли тигельную плавку — расплавление мелких кусков стали и чугуна в огнеупорных тиглях. Тигельная сталь характеризовалась весьма высоким качеством, но процесс был дорогим и малопроизводительным. Таким способом изготовляли, в частности, булат и его разновидность — дамасскую сталь. Тигельный процесс просуществовал до начала 20 в. и был полностью вытеснен электроплавкой. В 14 в. возник кричный передел, заключавшийся в рафинировании предварительно полученного чугуна в т. н. кричном горне. В конце 18 в. начало применяться пудлингование, при котором, как и при кричном переделе, исходным материалом был чугун, а продуктом — тестообразный металл (крица) качество металла при этом было выше, а сам процесс характеризовался более высокой производительностью. Лишь с появлением во 2-й половине 19 в. бессемеровского процесса и мартеновского процесса, а затем и томасовского процесса стало возможным массовое производство литой стали. В конце 19 в. начала применяться выплавка стали в электрических печах. До середины 20 в. главенствующее положение среди способов производства стали занимал мартеновский процесс, на долю которого приходилось около 80% выплавляемой в мире стали. В 50-х гг. был внедрён кислородно-конвертерный процесс, причём в последующие годы его роль резко возросла. Наряду с указанными способами массового производства стали развиваются более дорогие и менее производительные способы, позволяющие получать особо чистый металл высокого качества: вакуумная дуговая плавка, вакуумная индукционная плавка, электрошлаковый переплав, электроннолучевая плавка, плазменная плавка.
Структура и свойства стали. К стали, как важнейшему материалу современной техники, предъявляются разнообразные требования, что обусловливает большое число марок стали, отличающихся по химическому составу, структуре, свойствам. Основной компонент стали — железо. Свойственный железу полиморфизм, т. е. способность кристаллической решётки менять своё строение при нагреве и охлаждении, присущ и стали. Для чистого железа известны 2 кристаллические решётки — кубическая объёмоцентрированная и кубическая гранецентрированная. Температуры перехода одной модификации железа в другую (910 °С и 1400 °С) называются критическими точками. Углерод и др. компоненты и примеси стали меняют положение критических точек на температурной шкале. Взаимодействие углерода с модификациями железа приводит к образованию т. н. твёрдых растворов. Растворимость углерода в a-железе весьма мала; этот раствор называется ферритом. В g-железе, существующем при высоких температурах, растворяется практически весь углерод, содержащийся в стали; образующийся раствор называется аустенитом. Содержание углерода в стали всегда превышает его растворимость в a-железе; избыточный углерод образует с железом химическое соединение — карбид железа Fe3C, или цементит. Т. о., при комнатной температуре структура стали состоит из частиц феррита и цементита, присутствующих либо в виде отдельных включений (т. н. структурно-свободных феррита и цементита), либо в виде тонкой механической смеси, называемой перлитом. Общие сведения о температурных и концентрационных границах существования фаз (феррита, цементита, перлита и аустенита) даёт диаграмма состояния сплава(рис 1).
Рис 1. Структурный анализ диаграммы состояния железо-углерод.