4.3 Експериментальна частина

4.3.1 Хід роботи

За допомогою металографічного аналізу вивчіть структуру вуглецевих сталей доевтектоїдного, евтектоїдного і заевтектоїдного складу. Визначте структурні складові досліджуваних сталей, схематично зобразить ці структури.

Таблиця 4.1 – Індивідуальне завдання

Варіант	Вміст вуглецю, %	Температура, °C
1	0.2	1500
2	1.6	1200
3	1.4	1350
4	0.3	1400
5	0.4	1200
6	1.7	1400
7	1.8	1200
8	1.2	1400
9	0.1	1000
10	0.3	1500
11	0.3	1200
12	0.5	750
13	0.4	800
14	0.5	1000
15	0.8	1200

4.4 Контрольні питання

1. Перелікуйте основні структурні складові вуглецевих сталей.

2. Побудуйте криву охолодження сплаву Fe-Fe₃C з вмістом вуглецю 0,45%. Вкажіть структуру цього сплаву при кімнатної температурі.

3. За діаграмою стану Fe-Fe₃C визначте максимальний вміст вуглецю в аустеніті при 800˚С.

4. За якою лінією змінюється вміст вуглецю в аустеніті?

5. Напишіть евтектичну реакцію, вкажіть температуру при якої вона відбувається.

6. Якої характер перетворень відображають лінії HB, EF, PK?

7. Напишіть перитектичну реакцію, вкажіть температуру при якої вона відбувається.

8. Яка з структур має більшу пластичність: ферит, перліт чи цементит?

9. Напишіть евтектоїдну реакцію, вкажіть температуру при якої вона відбувається.

10. За діаграмою стану Fe-Fe₃C визначте максимальний вміст вуглецю в аустеніті при 900˚С.

Лабораторна робота 5

МЕТАЛОГРАФІЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ СТРУКТУРИ

БІЛИХ ТА СІРИХ ЧАВУНІВ

5.1 Мета роботи: за допомогою металографічного аналізу ознайомитися з структурою білих та сірих чавунів, вивчити класифікацію сірих чавунів в залежності від форми графітових включень

5.2 Теоретичні відомості

В сірих чавунах вуглець знаходиться у вільному стані у вигляді графітових включень. В білих чавунах увесь вуглець знаходиться в пов’язаном стані у вигляді цементиту. Структура білих чавунів являє евтектику (ледебурит – суміш аустеніту і цементиту) і аустеніт або цементит.

Структура сірих чавунів формується внаслідок графітизації при повільному охолодженні високовуглецевих сплавів з вмістом вуглецю 2,14 – 3,8% С.

Формування первинних кристалів графіту спостерігається в інтервалі температур 1153ºС - 1147ºС (перша стадія графітизації).

В інтервалі температур 1147ºС - 738ºС вуглець, що виділяється із аустеніту, осідає на первинних графітових кристалах, збільшуючи їх розміри (проміжна стадія графітизації).

Формування металічної основи протікає в діапазоні температур 738ºС - 727ºС (друга стадія графітизації).

При спостеріганні мікроструктури чавунів слід розрізняти металеву основу і графітові включення. По будові металевої основі чавун поділяють на перлітний, ферито-перлітний, феритний (рисунок 5.1)

Графіт в чавунах може бути в чотирьох основних формах: пластинчатий графіт, вермикулярний у виді червоподібних прожилок, глобулярний ( у формі шару), пластівчастий (рис. 5.2).

1 2 3 4

Рисунок 5.1 – Структура металевої основі сірих чавунів:

1 – перлітний СЧ; 2 – ферито-перлітний СЧ;

3 – феритний СЧ; 4 – половинчатий СЧ

Рисунок 5.2 – Форма графітових включень в сірих чавунах

Сірий чавун з пластинчатим графітом називають звичайним сірим чавуном, з вермикулярним графітом – сірим вермикулярним, з глобулярним графітом – високоміцним сірим чавуном, з пластівчастим графітом – ковким чавуном. Ковкий чавун одержують шляхом відпалення білого чавуна. Нестійкий цементит при відпалу розкладається, графіт, що утвориться, має компактну, рівноважну, але не округлу форму. Такій графіт називається пластівчастим але вуглецем відпалу.

Пластичність чавунів залежить від форми графітових включень (табл.5.1), а твердість визначається структурою металевої основи (табл. 5.2).

Таблиця 5.1 – Залежність відносного подовження (δ, %) від форми графітових включень

Графіт	Пластинчатий	Пластівчастий	Вермикулярний	Глобулярний
δ, %	0,2 – 0,5	5 - 10	1 – 1,5	10 – 15

Таблиця 5.2 – Твердість НВ сірих чавунів в залежності від металевої матриці

Чавун	Феритний	Ферито-перлітний	Перлітний
НВ	150	200	250

Структура білих та сірих чавунів представлена на рис. 5.3, 5.4 відповідно.

а) доевтектичного – перліт і ледебурит; б) евтектичного – ледебурит;

в) евтектичного – ледебурит і цементит первинний

Рисунок 5.3 – Структура білого чавуну (х500):

а) сірий ферито-перлітний чавун; б) високоміцний чавун – ферит, перліт, кулястий графіт; б) ковкий чавун – ферит, перліт, графіт у вигляді пластівців

Рисунок 5.4 – Структура сірих чавунів (х500):