МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ

АКАДЕМИЯ»

Кафедра «Материаловедение и технология конструкционных материалов»

Утверждаю Проректор по учебной работе,

профессор П.Б. Акмаров

«___»_______________2009 г.

Лабораторная работа

Микроструктура термически обработанных углеродистых сталей (в неравновесном состоянии)

Методическое пособие для студентов подготовки агроинженеров и бакалавров

Специальностей: фмсх, фэасх, фмпсхп. Торм

311300, 311400, 311500, 311900

Ижевск 2004 г

УДК 620.22

ББК 30.3

Методическое пособие составлено на основе Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, утвержденного 05.04.2000 г.

Рассмотрено и рекомендовано к изданию кафедрой МТКМ, протокол № от 2004 г. рекомендовано к изданию методической комиссией факультета механизации сельского хозяйства ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА», протокол № от 2009 г.

Рецензент:

Кандидат технических наук, доцент кафедры РМТКМ

Широбоков В.И.

Составитель

кандидат технических наук, старший научный сотрудник,

доцент кафедры РМТКМ

Дронзиков В.А.

Микроструктура термически обработанных углеродистых сталей (в неравновесном состоянии). Лабораторная работа./Сост.: Г35 В.А.Дронзиков. Ижевск: РИО ИжГСХА, 2009 г. – стр.

В пособии приведена краткая теория формирования микроструктуры углеродистых сталей после различных видов термообработки, методика выполнения и представления результатов работы студентами, контрольные вопросы и фотографии, схемы изображения типичных качественных и дефектных структур сталей, способы устранения дефектов.

УДК 620.22

ББК 30.3

©Р ИО ИжГСХА, 2009 г.

©Дронзиков В.А. сост., 2009 г.

ВВЕДЕНИЕ. В работе рассматриваются микроструктуры углеродистых сталей в неравновесном состоянии (после закалки и закалки с отпуском). Структуры равновесного состояния приводятся в начале лишь для сравнительной качественной оценки исходного металла перед термообработкой.

1. Структурные состовляющие термически обработаной стали.

АУСТЕНИТ – твердый раствор углерода в гамма-железе (Fe_γ). В закаленной стали всегда остается какое-либо количество не распавшегося аустенита, причем, чем больше углерода в стали, тем больше количество не распавшегося аустенита. Такой аустенит носит название остаточного аустенита. По своей природе он ни чем не отличается от обычного аустенита, т.е. представляет собой твердый раствор углерода в железе и под микроскопом виден в виде светлых зерен.

МАРТЕНСИТ – пересыщенный твердый раствор углерода в Fe_α (альфа-железе). Различают мартенсит тетрагональный и отпущенный.

Тетрагональный мартенсит («мартенсит закалки») получается непосредственно после закалки углеродистой стали с содержанием углерода 0,35% и более и имеет тетрагональную решетку. Тетрагональность решетки обусловлена наличием в решетке мартенсита межузельных включений неустойчивых карбидов железа, имеющих бόльший объем, чем устойчивый цементит. Под микроскопом тетрагональный мартенсит виден в виде светлых игл на темном фоне (Рис.3). В таком мартенсите образуются, из-за искажений решетки, высокие внутренние напряжения, которые, если их не снять в течение определенного времени, могут привести к образованию микротрещин, саморазрушению или разрушению нагрузкой при эксплуатации металла, вплоть до опасного разлета осколков.

«Отпущенный мартенсит» образуется в процессе низкого отпуска закаленной стали, при температуре 150 – 250⁰. В отпущенном мартенсите из углеродных включений образуются высокодисперсные частицы цементита, их объем снижается, резко уменьшаются внутренние напряжения и решетка становится почти кубической – темные иглы на светлом фоне (Рис.6).

ТРООСТИТ – механическая смесь тонкодисперсных частиц цементита и феррита практически не различимых при обычном увеличении. При закалке со скоростью ниже критической троостит является продуктом прямого распада аустенита на механическую смесь, а при среднем отпуске – продуктом распада мартенсита закалки. В первом случае он имеет название троостит закалки, во втором – троостит отпуска. Структура троостита закалки – пластинчатая, а троостита отпуска – зернистая (Рис.7). Твердость троостита 300-400 НВ.

СОРБИТ – механическая смесь феррита и цементита, но более грубого строения, чем в троостите. Цементит в сорбите хорошо виден в микроскоп. Различают сорбит закалки и сорбит отпуска. Структура сорбита закалки пластинчатая, а сорбита отпуска – зернистая (Рис.8), твердость сорбита по Бринеллю 150-300 НВ.

Троостит и сорбит в отличие от равновесного перлита не имеют постоянного химического состава.

Рассмотрим изменение структуры доэвтектоидной стали с 0,45% С в зависимости от температуры нагрева и скорости охлаждения.