Основні відомості про структуру сталей у зрівноваженому стані
Основні відомості про структуру сталей у зрівноваженому стані - раздел Высокие технологии, ПРАКТИКУМ Технологія машинобудування Структура У Зрівноваженому (Відпаленому) Стані Визначається Вмістом Вуглецю І...
Структура у зрівноваженому (відпаленому) стані визначається вмістом вуглецю і показана на діаграмі стану «залізо-вуглець» (рис. 3.1), на якій суцільними лініями зображено діаграму «залізо-цементит» (Fе-Fе3С), а пунктирними — «залізо-графіт». Перша будується за відносно швидким охолодженням (кілька градусів за хвилину), а друга — за дуже повільним охолодженням, близьким до зрівноваженого.
Рисунок 3.1 - Діаграма стану «залізо-вуглець»
У залізовуглецевих сплавах зустрічаються одно- та двофазні структурні складові. До однофазних відносять ферит, аустеніт, цементит і графіт, а до двофазних — перліт та ледебурит.
Ферит — це твердий розчин вуглецю в α-залізі, має кристалічну кубічну об’ємноцентричну ґратку. Максимальна розчинність вуглецю в α-залізі — близько 0,006% при 20°С та 0,02% при 727°С. Ферит магнітний, м'який, пластичний, міцність 300 МН/м2, твердість за Брінелем 80–100 НВ, відносне подовження 40%, порівняно електро- і теплопровідний.
Аустеніт — твердий розчин вуглецю в γ-залізі, має гранецентричну кубічну ґратку. Максимальна розчинність вуглецю в аустеніті при 1147°С — 2,14%, найменша — при 727°С — 0,8%. Аустеніт не магнітний, м'який, пластичний, добре кується, твердість за Брінелем 200 НВ, відносне подовження складає 20%.
Цементит — карбід заліза, хімічна сполука Fе3С, має 6,67% вуглецю за масою і кристалічну октаендричну ґратку. Залежно від умов утворення розрізняють первинний, вторинний і третинний цементит. Первинний виділяється із рідкої фази, вторинний — з аустеніту, третинний — із фериту. Цементит крихкий, твердість 800 НВ, мала пластичність.
Графіт — різновид вуглецю, має гексагональну ґратку. Він темно-сірого кольору, з температурою плавлення близько 3850°С, густиною 2,2 г/см3, низькими твердістю та міцністю.
Перліт — це евтектоїдна суміш фериту й цементиту. Він утворюється з аустеніту при 727°С і містить 0,8% вуглецю. Залежно від форми зерен розрізняють пластинчастий та зернистий перліт. Кращі властивості має зернистий перліт.
Ледебурит — це евтектична суміш зерен аустеніту й цементиту, утворюється з рідкої фази з 4,3% вуглецю при 1147°С. За температури, вищої від 727°С, ледебурит складається з аустеніту і цементиту, а нижчої — із перліту та цементиту. Ледебурит надає залізовуглецевим сплавам крихкість, але поліпшує ливарні властивості, має твердість 700 НВ і малу пластичність.
Сплави системи «залізо-вуглець» поділяють на залізо, доевтектоїдні, евтектоїдні й заевтектоїдні сталі та чавуни.
Залізо високої чистоти — це метал білого кольору з феромагнітними властивостями. Міцність заліза 250 МН/м2, твердість 60–80 НВ, відносне подовження 40–50%. Залізо має структуру чистого фериту. Сюди належить і електролітичне залізо. Сплави заліза з вуглецем до 0,02% нерідко відносять до заліза, але вони є двофазні. Їх структура складається з фериту та третинного цементиту (рис. 3.2). Він присутній у вигляді тонкої сітки по межах зерен і помітно впливає на пластичність заліза.
Рисунок 3.2 - Структура відпаленої сталі: а - технічне залізо; б - сталь 20; в - сталь 40; г - сталь У8; д - сталь У12; е - сталь У12 із зернистим цементитом
Доевтектоїдні сталі містять від 0,02 до 0,8% вуглецю і мають структуру ферито-перлітну. З підвищенням умісту вуглецю кількість фериту зменшується, а перліту — збільшується і при 0,8% вуглецю — перліту 100%. Уміст вуглецю у відпаленій доевтектоїдній сталі для практичної мети можна з достатньою точністю визначити за мікроструктурою. Приймемо ферит за практично чисте залізо і будемо вважати, що в перліті вуглецю 0,8%.
Тоді
Наприклад, якщо за мікроаналізом установлено, що перліт на мікрошліфі (темні зерна) займає 60% площі, а ферит 40%, то вміст вуглецю в сталі складає 0,48%.
Евтектоїдна сталь з 0,8% вуглецю має структуру, що складається з евтектоїду — перліту. Під мікроскопом поле шліфа затемнене і при великому збільшенні (500 та більше разів) видно пластинчасту будову перліту. Темні пластинки видимі на зразку під мікроскопом — це тіні від пластинок цементиту, що виникають після травлення шліфа. Нерідко у лавах зустрічається перліт із зернистою будовою. Сталь з такою структурою відрізняється кращою пластичністю та оброблюваністю різанням.
Заевтектоїдна сталь має більше ніж 0,8% вуглецю. Складається з перліту та вторинного цементиту, що утворився з аустеніту в разі зменшення розчинності вуглецю в γ-залізі. За правильного теплового режиму термічної обробки та обробки тиском вторинний цементит присутній у вигляді дрібних зерен, вкраплених у перліт. Але можливе виділення цементиту у вигляді сітки по межах зерен перліту (на мікрошліфі світла сітка), що погіршує властивості сталі. Це виникає після закінчення гарячої обробки тиском за занадто високої температури або перепалу з нагрівом вище точки Аст.
Таблиця 3.1 – Зразки вуглецевих сталей
Позна-
чення
Назва
Уміст
вуглецю, %
Мікроструктура
Армко
Технічне залізо армко
до 0,02
Ф 100%
Ст 3
Сталь звичайної якості
0,20
Ф 75%
П 25%
Продовження таблиці 3.1
Позна-
чення
Назва
Уміст
вуглецю, %
Мікроструктура
Ст 6
Арматура А-ІІІ
0,44
Ф 45%
П 55%
Сталь 60
Якісна конструк-ційна сталь
0,60
Ф 25%
П 75%
У 8
Інстру-ментальна евтекто-їдна сталь
0,80
П 100%
У 12
Інструмен-тальна заевтекто-їдна сталь марки У 12
1,20
П, Ц2 у вигляді сітки по межах зерен
У 12
Інстру-ментальна заевтек-тоїдна сталь марки У 12
1,20
П, Ц2 зернистий
Зразок невідо-мої сталі
Доевтекто-їдна вуглецева сталь
Необхідно визначити
Указати мікро-структуру, вміст вуглецю та марку сталі
ПРАКТИКУМ
із дисципліни «Технологія конструкційних матеріалів та матеріалознавство»
для студентів механічних спеціальностей
7.09.02.02 «Технологія машинобудування»,
7.09.02.14 «Пiд
Основні відомості про макробудову
Металографія — це вчення про макро- і мікроструктуру. Основним завданням металографічного аналізу є дослідження структури та вад металу.
Метод дослідження структури ме
Злам чавунних зразків
1. Сірий чавун. Більша частина вуглецю в сірому чавуні знаходиться у вигляді включень у графіт (пластинчатий графіт), тому такий чавун у розломі має темно-сірий колір. Дефектів у зломі нема.
V. Злом стальних зразків
Стальні зразки 10×10 мм після випробування на ударну в’язкість (KCU).
1. Крихкий металічний злом, світлий, майже блискучий, видно величину зерна.
2. Вязко-крихкий розлом. Св
Запитання для самоперевірки
1. У чому сутність макроаналізу і його призначення?
2. Які види аналізу використовуються в техніці?
3. Що визначається в процесі аналізу зломів?
4. Види зломів та їх особ
Основні відомості про мікробудову
Мікроаналіз — це дослідження структури і вад металів на мікрошліфах за допомогою мікроскопа за великих збільшень. Методом мікроаналізу визначається якість металу (забрудненість
Порядок виконання робота
1. Вивчити технологію виготовлення мікрошліфів.
2. Виконати шліфування й полірування зразків.
3. Вибрати потрібний реактив і протравити шліф.
4. Визначити якість мікрошлі
Запитання для самоперевірки
1. Які завдання розв'язують за допомогою мікроаналізу?
2. Яка послідовність виконання мікроаналізу?
3. Опишіть порядок шліфування та полірування зразків.
4. Чому не дозво
Порядок виконання роботи
1. Вивчити під мікроскопом при збільшенні в 110–140 разів мікроструктуру заліза та вуглецевих сталей із різною кількістю вуглецю (від 0 до 1,3%).
2. Замалювати структури, що вивчаються, в
Запитання для самоперевірки
1. Назвіть одно- і двофазні структурні складові в залізовуглецевих сплавах.
2. Схарактеризуйте ферит, аустеніт, цементит, графіт, перліт та ледебурит.
3. Подайте класифікацію залі
Основні відомості про структуру чавунів
Чавуни — це залізовуглецеві сплави із вмістом вуглецю більше 2,14%. Вуглець у чавунах залежно від хімічного складу, швидкості охолодження у процесі кристалізації є в складі цем
Запитання для самоперевірки
1. Дайте визначення чавуну.
2. Назвіть види чавунів.
3. Білі чавуни, їх різновиди, структура та властивості.
4. Назвіть умови одержання білого чавуну.
5. Схаракт
Основні положення щодо визначення критичних точок сталі
Знання про критичні точки сталі потрібні для розуміння перетворень, що виникають у сталі під час нагрівання й охолодження; для визначення температур термічної обробки в сталі та гарячій обробці тис
Сутність методу пробних гартувань
Складається із загартування зразків досліджуваної сталі в широкому діапазоні температур, починаючи нижче від критичної точки Ас1, (наприклад, з 680°С) і вище від критичних точок (наприкл
Порядок виконання роботи
1. Одержати комплект зразків вуглецевих сталей, які потім загартувати у воді за різних температур (за таблицею 5.1). Час нагрівання під загартування визначити за вказівками лабораторної роботи № 6.
Порядок виконання роботи
1. Бригада студентів одержує комплект зразків заданої марки сталі для визначення режиму термічної обробки. Температура нагрівання під гартування доевтектоїдної сталі tг. = Ас3
Запитання для самоперевірки
1. Сутність та призначення термообробки.
2. Види термічної обробки сталі.
3. Відпалювання, його призначення, види та режими.
4. Нормалізація сталі, її призначення та режи
Порядок виконання роботи
1. Вивчити за плакатами й літературою мікроструктуру сталей із різним умістом вуглецю після повного та неповного відпалювання, після відпалювання з перегріванням, сфероїдоутворюючого відпалювання,
Запитання для самоперевірки
1. Опишіть умови для одержання зрівноваженої структури сталі.
2. Схарактеризуйте режими відпалювання вуглецевих сталей.
3. Які структури утворюються у відпаленій сталі?
4
Основні відомості про прогартовуваність сталі
Прогартовуваність — здатність сталі одержувати в результаті гартування структуру мартенситу (або мартенситу і троститу) й відповідну їй високу твердість на потрібну глибину за
Порядок виконання роботи
1. Визначити прогартовування циліндричного зразка заданої марки сталі об'ємним способом. Для цього:
а) навести на торцевій поверхні підготовленого зразка лінію діаметра тонко загостреним о
Запитання для самоперевірки
1. У чому сутність прогартовування сталі?
2. Яке практичне значення прогартовуваності сталі в техніці?
3. Від чого залежить прогартовуваність сталі?
4. Наведіть приклади
Основні відомості про відпускання сталі
Загартування сталі — це не кінцева операція термічної обробки. Після гартування у виробах виникають великі внутрішні напруження, зумовлені нерівномірністю охолодження за терміч
Порядок виконання роботи
1. Одержати комплект свіжозагартованих зразків із вуглецевої або легованої сталі заданої марки.
2. Виконати відпускання зразків 1-5 протягом 30 хв за температури відповідно 100, 200, 400,
Запитання для самоперевірки
1. Чим характеризується стан свіжозагартованої сталі?
2. Сутність та призначення відпускання сталі.
3. Схарактеризуйте види і режими відпускання.
4. Особливості та призна
Основні відомості про гартування сталі
Загартування — здатність сталі одержувати потрібну твердість після термообробки. Основним елементом більшості вуглецевих та низьколегованих сталей, що визначають її структуру і
Порядок виконання роботи
1. Одержати комплект зразків вуглецевих сталей із різним умістом вуглецю. Визначити температуру нагрівання сталей під гартування і час витримки за заданої температури.
2. Нагріти зразки пі
Основні відомості про цементацію сталі
Хіміко-термічна обробка (ХТО) — один із найефективніших методів підвищення надійності та довговічності машин і механізмів, істотно збільшує твердість поверхневого шару д
Порядок виконання роботи
Для визначення якості цементації запропонованих деталей потрібно:
1) макро- і мікроаналізом установити ступінь насичення поверхні деталі вуглецем та глибину цементованого шару;
2)
Запитання для самоперевірки
1. Сутність ХТО і її види.
2. З якою метою виконується ХТО?
3. Схарактеризуйте елементарні процеси ХТО.
4. У чому сутність цементації, для чого вона виконується?
Основні відомості з термообробки алюмінієвих сплавів
Деформовані алюмінієві сплави поділяють на дві групи: термічно незміцнені та зміцнені.
До першої групи відносять чистий алюміній, а також сплави системи Al-Mn і Al-Mg.
Порядок виконання роботи
1. Виміряти твердість на комплектах зразків із різних термічно зміцнених алюмінієвих сплавів, підданих повному циклу зміцнювальної термообробки (загартуванню та старінню) і загартованих із різних т
Запитання для самоперевірки
1. Класифікація алюмінієвих сплавів за способом їх зміцнення.
2. На якому явищі засноване гартування алюмінієвих сплавів?
3. Як змінюються структура і властивості сплавів за гарту
Порядок виконання роботи
1. Вивчити за діаграмою стану можливий фазовий склад алюмінієвих і мідних сплавів.
2. Розглянути класифікацію, хімічний склад, структуру, властивості, маркування й використання сплавів на
Запитання для самоперевірки
1. Наведіть класифікацію алюмінієвих сплавів.
2. Як розрізняють за кількістю фаз термічно зміцнені алюмінієві сплави?
3. Як визначається присутність перепалу в сплавах?
4
Основні відомості про види корозії
Корозією називається руйнування металів і сплавів у результаті хімічної та електрохімічної дії навколишнього середовища.
Хімічна корозія відбуваєт
Порядок виконання роботи
Студенти діляться на ланки, кожна з яких одержує прилад, корозійне середовище і зразок.
Отримавши завдання, студенті повинні:
1) підготувати зразки для дослідження: зачистити їх п
Запитання для самоперевірки
1. Сутність корозії металів.
2. Чим відрізняється електрохімічна корозія від хімічної?
3. Схарактеризуйте механізм електрохімічної корозії.
4. Види корозії за характером
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов