1.2 Матеріали, устаткування і приладдя

Для виконання роботи необхідні: зразки вуглецевої сталі, наждачний папір різної зернистості, 5%-й розчин сірчаної кислоти, 20%-й розчин гіпосульфіту Na₂S₂O₃ (фіксаж), фотопапір, поліровані шліфи зразків сталі, реактиви для травлення (4%-й розчин азотної кислоти в спирті), вата, фільтрувальний папір.

1.3 Хід роботи

1.3.1 Проведення макроаналізу (зняття сірчаних відбитків)

Поверхню зразка ретельно прошліфувати наждачним папером. Потім промити водою, протерти ватою, змоченою в спирті, для знежирення і видалення зерен абразивного матеріалу. Лист фотографічного паперу (на світлі) опустити у ванну з 5%-м розчином сірчаної кислоти Н₂SO₄ і витримати 3 хвилини, після чого покласти емульсійною стороною на приготовану поверхню зразка.

Для видалення міхурів повітря, які залишилися між папером і поверхнею зразка, необхідно зробити прогладжування паперу рукою протягом 3  хвилин (не рухаючи папір). Папір зняти, промити в проточній воді і покласти у фіксаж на 10 хв., після чого знову промити водою і висушити. Одержаний сірчаний відбиток порівняти з еталонними сірчаними відбитками і зробити висновок про розподіл сірки в металі. Спосіб виявлення сірки за методом сірчаних відбитків грунтується на тому, що при взаємодії сульфідів MnS і FeS з кислотою виділяється сірководень:

MnS + H₂SO₄ = MnSO₄ + H₂S; FeS + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂S.

Сірководень при дії на бромосеребряну сіль дає сірчисте срібло темного кольору:

H₂S + 2AgBr = Ag₂S + 2HBr.

Темні ділянки, що утворюються на фотопапері, указують форму і характер розподілу включень сульфідів.

1.3.2 Проведення мікроаналізу

Ознайомитися з будовою мікроскопу.

Вибрати окуляр і об'єктив, що забезпечує збільшення в межах 100-200 разів, встановити і розглянути структуру нетравленого шліфа. Замалювати структуру, що спостерігається.

Протравити цей же шліф, для чого опустити його полірованою поверхнею в реактив і витримати 5-8 с, витерти спиртом і висушити за допомогою фільтрувального паперу.

Вивчити виявлену структуру під мікроскопом, замалювати і охарактеризувати її.

Вивчити шліфи з колекції (за вказівкою викладача), замалювати і охарактеризувати структуру.

1.4 Зміст звіту

Звіт повинен містити: назву роботи і її мету, короткі теоретичні відомості з вказівкою призначення і задач макро- і мікроаналізу, методики приготування і травлення макрошліфів, відбиток на сірку з висновком про якість досліджених металів, малюнки всіх вивчених мікроструктур, опис структур.

Лабораторна робота 2

МІКРОСТРУКТУРА ВУГЛЕЦЕВИХ СТАЛЕЙ

У РІВНОВАЖНОМУ СТАНІ

Мета роботи – вивчити мікроструктуру вуглецевих сталей в умовах рівноваги відповідно до діаграми стану системи «залізо – карбід заліза».

2.1 Короткі теоретичні відомості

Вуглецевими сталями називають сплави заліза з вуглецем, що містять до 2,14%С. Структура їх в рівноважному стані визначається вмістом вуглецю, як це показує діаграма стану, сплавів «залізо – карбід заліза».

Структурні складові системи наступні.

Однофазні структури

Ферит – твердий розчин упровадження вуглецю в α-залізі. Найбільша розчинність вуглецю у фериті складає 0,025% при 727^оС. Кристалічна гратка – об’ємноцентрований куб. Ферит – найм'якіша і пластичніша складова в системі. Твердість фериту НВ 100. Ферит має зернисту (поліедричну) будову. Після травлення в 4%-у спиртному розчині азотної кислоти зерна фериту забарвлені в жовтий колір.

Аустеніт – твердий розчин упровадження вуглецю в γ-залізі. Найбільша розчинність вуглецю в аустеніті складає 2,14% при 1147^оС. Кристалічна гратка – гранецентрований куб.

Цементит (карбід заліза) – хімічне з'єднання заліза з вуглецем, що містить 6,67% С. Цементит є найтвердішою фазою в даній системі і його твердість досягає НВ 1000, але при цьому володіє високою крихкістю. Кристалічна гратка цементиту  – октаедрична. Під мікроскопом він має яскраво-білий колір після травлення в 4%-у спиртному розчині азотної кислоти.

Двофазні структури

Перліт – евтектоїдна механічна суміш фериту і цементиту, містить 0,80% С. Його твердість - НВ 180-200. При дії реактиву (4%-й спиртний розчин азотної кислоти) на мікрошліф травлення перліту, як двофазної структури, відбувається інтенсивніше, ніж фериту. При відносно невеликих збільшеннях (менше 300 разів) зерна перліту мають коричневий колір неоднакової інтенсивності (від зерна до зерна). При збільшеннях більше 300–400 разів розрізняється пластинчаста будова перліту у вигляді світлих і темних (коричневих) пластин, що чергуються.

У доевтектоїдній сталі перліт в більшості випадків має пластинчасту будову, темні пластинки, видимі в перліті, представляють тіні, що відкидають на ділянки фериту виступаючі після травлення пластинки цементиту. У заевтектоїдній сталі перліт найчастіше має зернисту будову. Структура евтектоїдної сталі (0,80% С) складається з перліту. В залежності від умов охолоджування перліт може бути пластинчастим або зернистим.

У заевтектоїдній сталі разом з перлітом присутній вторинний цементит, що виділяється з аустеніту при охолоджуванні внаслідок зменшення розчинності вуглецю в залізі. При правильному виконанні попередньої обробки (кування, відпалу) вторинний цементит присутній у вигляді дрібних зерен, рівномірно розподілених в основній масі перліту. Дефектом заевтектоїдної сталі є виділення вторинного цементиту у вигляді сітки по межах зерен.