5.3 Експериментальна частина

5.3.1 Обладнання:

• металографічний мікроскоп ММР-4;

• металографічні шліфи зразків білого та сірого чавунів.

5.3.2 Хід роботи

За допомогою металографічного аналізу вивчити мікроструктуру білого та сірого чавунів. Навести класифікацію сірого чавуну в залежності від форми графітових включень. Зарисувати і описати мікроструктуру чавунів, які були об’єктами спостереження.

5.4 Контрольні питання

1. Укажіть вміст вуглецю в чавунах, в яком стані він знаходиться в сірих чавунах, білих чавунах?

2. Перелічіть можливі структури металевих основ СЧ.

3. Яким чином впливає збільшення перліту на твердість НВ сірих чавунів?

4. Приведіть класифікацію сірих чавунів в залежності від форми графітових включень.

5. Від яких факторів залежить пластичність сірих чавунів?

6. Яким чином швидкість охолодження впливає на процес графітизації?

7. Яким чином отримують ковкі чавуни?

8. Укажіть стадії графітизації чавунів.

9. Які механічні властивості залежать від форми графітових включень? Розташувати їх в напрямку збільшення пластичності.

10. Модифікація магнієм впливає на якість металевої основи чи на форму графітових включень?

Лабораторна робота 6

ВИЗНАЧЕННЯ ВПЛИВУ ВУГЛЕЦЮ НА МЕХАНІЧНІ

ВЛАСТИВОСТІ І СТРУКТУРУ ВУГЛЕЦЕВИХ СТАЛЕЙ

6.1 Мета роботи: встановити залежність твердості сталі від концентрації вуглецю, визначити зміну структури вуглецевих сталей в залежності від кількості вуглецю

6.2 Теоретичні відомості

Вуглець в сталях перебуває в складі фериту і цементиту (Ц). Ферит (Ф) має невисоку твердість (~ HV 100) і добру пластичність. Друга складова сталей - перліт (П), евтектоїдна суміш Ф і Ц. Оскільки Ц має високу твердість (~ HV 1000) і є крихким, він суттєво впливає на властивості сталей. Велике значення мають розмір і форма цементитних частинок у П. При кристалізації і наступної термічної обробки можливо отримати дві основні форми цементиту у перліті – зернисту і пластинчату (рис. 6.1).

б

а

Рисунок 6.1 – Мікроструктура сталей з зернистим (а) і пластинчатим (б) перлітом

Цементит як тверде включення у м’якої основі фериту збільшує твердість і міцність сталі тим більш, чим більше його у сплаві.

При вмісті вуглецю у сталі 0,8% її структура є евтектоїдна суміш фериту і цементиту – перліт (100%). Сталі з вмістом вуглецю менше 0,8% називаються доевтектоїдними. Кількісне співвідношення Ф і П в доевтектоїдних сталях визначається вмістом вуглецю: зі збільшенням концентрації вуглецю кількість П зростає.

В заевтектоїдних сталях вуглецю знаходиться 0,8...2,14%. В цих сталях П знаходиться не в вигляді в’язкої феритної основі, а змішаній з крихким і твердим вторинним цементитом (Ц_ІІ). Кількість Ц зростає від 0% до 20%.

Така зміна у співвідношенні фаз Ф, П і Ц збільшує міцність (σ_в) і твердість сталі, зменшує пластичність (δ і ψ, %) та ударну в’язкість. Міцність зростає доти, поки частка вуглецю не досягне 0,8...0,9%, далі вона зменшується. Це пов’язано з появою вторинного цементиту навколо перлітних зерен. Позбавитися цементитної сітки можна шляхом неповного відпалу заевтектоїдної сталі (нагрів до температури А₁ + 30…50°C і повільне охолодження разом з піччю), утворюється структура зернистого перліту (рис. 6.2).

Рисунок 6.2 – Структура заевтектоїдної сталі після відпалу: зернистий перліт (х500)