- •Изучение процесса кристаллизации
- •Теоретические сведения
- •Приборы, материалы, инструмент
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Определение твердости металлов и сплавов
- •Теоретические сведения
- •Приборы, материалы, инструмент
- •Определение твердости по Бринеллю
- •Определение твердости по Роквеллу
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Выявление микроструктуры металлов и сплавов
- •Теоретические сведения
- •Приборы, материалы, инструмент
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Анализ микроструктуры углеродистых сталей
- •Теоретические сведения
- •100 % Перлита - 0,8 % с
- •40 % Перлита - х % с
- •Приборы, материалы и инструменты
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Анализ микроструктуры чугунов
- •Теоретические сведения
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Параметры испытания при определении твердости методом Бринелля
- •Определение чисел твердости по Бринеллю
- •Выбор нагрузки и индентора для испытаний методом Роквелла
- •Соотношение чисел твердости по Бринеллю и Роквеллу
Теоретические сведения
У г л е р о д и с т ы м и с т а л я м и называются сплавы железа с углеродом, испытывающие эвтектоидное превращение. Такие сплавы содержат углерод в количестве от 0 до 2,14 % (рис. 1).
В отожженных сталях микроструктура образуется в результате полного протекания всех фазовых превращений, указанных на диаграмме фазового равновесия “железоцементит”. Все сплавы могут включать в себя в тех или иных сочетаниях три фазы: феррит, аустенит, цементит.
Ф е р р и т - это твердый раствор углерода в -железе, имеет ОЦК решетку. Растворимость углерода в феррите невелика (при 727 о С составляет 0,02 %). Приближенно можно принять растворимость углерода в -железе равной нулю. Таким образом, феррит - это технически чистое железо. Под микроскопом феррит имеет вид различных по величине и ориентировке однородных зерен.
А у с т е н и т - это твердый раствор углерода в -железе, имеет ГЦК решетку. Максимальная растворимость углерода в аустените при температуре 1147 о С составляет 2,14 % . С понижением температуры
рис. 1. Левая часть диаграммы “железоцементит”
|
|
растворимость углерода снижается по линии ES до 0,8 %. Аустенит представлен на диаграмме областью АESG. В углеродистых сталях аустенит существует при температурах выше 727 о С и при комнатной температуре не может присутствовать в структуре стали. Ц е м е н т и т - это химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), имеющее химическую формулу Fe3C и содержащее 6,67 % углерода. В углеродистых сталях цементит образуется в виде пластинок (сетки), а при |
|
|
растворимость углерода снижается по линии ES до 0,8 %. Аустенит представлен на диаграмме областью АESG. В углеродистых сталях аустенит существует при температурах выше 727 о С и при комнатной температуре не может присутствовать в структуре стали. Ц е м е н т и т - это химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), имеющее химическую формулу Fe3C и содержащее 6,67 % углерода. В углеродистых сталях цементит образуется в виде пластинок (сетки), а при |
некоторых условиях - в виде мелких сферических зерен.
Кроме простых фаз феррита и цементита в структуре сталей может присутствовать и сложная структурная составляющая - п е р л и т - смесь феррита и цементита, образующаяся из аустенита по эвтектоидной реакции при 727 о С :
А(0,8) Ф(0) + Ц(6,67)
или Fe (0,8) Fe(0) + Ц(6,67)
Содержание углерода в перлите 0,8 % . В зависимости от формы частиц перлит бывает пластинчатый или зернистый. По микроструктуре в отожженном состоянии различают:
- технически чистое железо феррит ( 0 % С);
- доэвтектоидные стали (от 0 до 0,8 % С);
- эвтектоидные стали (0,8 % С);
- заэвтектоидные стали (от 0,8 до 2,14 % С).
Структура доэвтектоидных сталей состоит из феррита (светлая составляющая) и перлита (темная составляющая). С увеличением содержания углерода количество перлита в доэвтектоидных сталях увеличивается. Структуру эвтектоидной стали составляет перлит (зернистый или пластинчатый).
Структура заэвтектоидных сталей состоит из перлита и цементита, который располагается либо в виде светлой тонкой сетки по границам участков перлита, либо в виде мелких светлых зерен на темном фоне перлита.
Соотношение площадей, занимаемых на микроструктуре углеродистой стали перлитом, ферритом и цементитом, характеризует их весовое количество. Этим положением пользуются для количественного анализа углеродистых сталей по микроструктуре. При этом принимается:
- содержание углерода в феррите (% Сф) равным 0;
- содержание углерода в перлите (% Сп) равным 0,8 %;
- содержание углерода в цементите (% Сц) равным 6,67 %.
Площадь, занимаемую той или иной структурной составляющей, можно с достаточной точностью определить на глаз. Так, если на микроструктуре участки перлита занимают примерно 40 % всей площади, то содержание углерода в стали может быть найдено следующим образом: % Сст = % Сп + % Сф .
Поскольку % Сф = 0, то % Сст = % Сп . Содержание углерода в перлите можно найти из пропорции: