Лабораторна робота №2. Вивчення мікроструктур заліза, вуглецевих сталей та чавунів.

1. Мета роботи.

1.1 Провести мікроаналіз заліза і вуглецевих сталей у зрівноваженому стані;

1.2 Визначити кількість вуглецю у різних вуглецевих сталей;

1.3 Визначити марки сталей за мікроструктурою;

1.4 Провести мікроаналіз сірого, ковкого та високоміцного чавунів;

1.5 Визначити види чавунів за мікроструктурою.

2. Основні положення.

У залежності від, вмісту вуглецю залізовуглецеві сплави поділяються на технічне залізо, сталі і чавуни. Технічно чисте залізо містить до 0,02% вуглецю, сталі від 0,02% до 2,14% , а чавуни більше 2,14% вуглецю.

Мікроструктура вуглецевих сталей для зрівноважених станів характеризується діаграмою станів залізо-вуглець (Рис. 2.1). Залежно від вмісту вуглецю розрізняють : доевтектоїдні ( <0,8% вуглецю), евтектоїдні (0,8% вуглецю) і заевтектоїдні (>0.8% вуглецю) сталі. Згідно з ГОСТ 1050-88 і ГОСТ 1435-90 встановлено кількість домішок кремнію, марганцю, сірки і фосфору в сталі.( Табл.2.1).

Таблиця 2.1 Сталь вуглецева конструкційна якісна ГОСТ 1050-88

Марка сталі	Хімічний склад, %						Механічні властивості
	С	Мn	Sі	S	Р	σв МПа		σт, МПа	δ,%	ψ,%	НВ кГс/мм2
				не більш
10	0,07-0,14	0,35-0,65	0,17-0.37	0,04	0,035	340		210	31	55	137
20	0,17-0,24	0,35-0,65	0,17-0,37	0,04	0,04	420		250	25	55	156
25	0,22-0,30	0,5-0,8	0,17-0,37	0,04	0,04	460		280	23	50	170
30	0,27-0,35	0,5-0,8	0,17-0,37	0,04	0,04	500		300	21	50	179
35	0.32-0,40	0,5-0,8	0,17-0,37	0,04	0,04	540		320	20	45	187
40	0,37-0,45	0,5-0,8	0,17-0,37	0,04	0,04	580		340	19	45	217
45	0,42-0,50	0,5-0,8	0,17-0,37	0,04	0,04	610		360	16	40	241

Сталь вуглецева інструментальна якісна ГОСТ 1435-90

Марка сталі	Хімічний склад, %							Механічні властивості
	С	Мn	Sі	S		Р	HB кГс/мм2
				не більш
У 7	0,65-0,74	0,2-0,4	0,15-0,35	0,03	0,035			187
У 8	0,75-0,84	0,2-0,4	0,15-0,35	0,03	0,035			187
У 9	0,85-0,94	0,15-0,35	0,15-0,35	0,03	0,035			192
У 10	0,95-1,04	0,15-0,35	0,15-0,35	0,03	0,035			197
У 11	1,05-1,14	0,15-0,35	0,15-0,35	0,03	0,035			207
У 12	1,15-1,24	0,15-0,35	0,15-0,35	0,03	0,035			217
У 13	1,25-1,34	0,15-0,35	0,15-0,35	0,03	0,035			217

Рисунок 2.1 - Діаграма стану залізо-вуглець

Складовими структурами вуглецевих сталей є: ферит , цементит і перліт.

Ферит - це твердий розчин вуглецю в α-залізі. Максимальна розчинність вуглецю в α- залізі близько 0,006% при 20°С і близько 0,02% при 723°С.

Аустеніт - твердий розчин вуглецю в γ-залізі. Максимальна розчинність вуглецю в аустеніті при 1147°С становить 2,14%.

Крім твердих розчинів фериту і аустеніту залізо з вуглецем утворює хімічну сполуку, карбід заліза Fе₃С, яка називається цементитом. У цементиті міститься 6,67% вуглецю.

Перліт - це евтектоїдна суміш фериту і цементиту. Перліт утворюється з аустеніту при температурі 723°С і містить 0,8% вуглецю.

Чавунами називаються залізовуглецеві сплави, в яких вміст вуглецю становить від 2.14% до 6.67%. Практично чавуни містять від 3 до 5%С. Залежно від швидкості охолодження, вмісту домішок і вигляду вуглецю у сплаві розрізняють білий, сірий, ковкий і високоміцний чавуни.