КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Контрольні питання
Складання звіту
Порядок виконання роботи
1. Виявити ліквацію сірки і фосфору; будову ливарної сталі; дефекти зварного шва.
2. Замалювати і дати характеристику виявленим макроструктурам.
3. Скласти звіт про роботу.
Звіт про роботу повинен містити такі дані:
1. Мета роботи.
2. Порядок виконання роботи.
3. Рисунки макроструктур з коротким описом методики виявлення та характеристикою неоднорідності сірки і фосфору, дефектів зварного шва, будови ливарної сталі та волокнистості.
1. Що називають макроструктурним аналізом?
2. Які основні методи макроструктурного аналізу і які дефекти можна виявити?
3. Що таке метод Баурмана?
4. Як визначити ліквацію фосфору в сталі?
5. Що називають міжзерним зламом?
6. Що таке транскристалічний злам?
ПРАКТИЧНА РОБОТА №3
«ВУГЛЕЦЕВІ СТАЛІ»
Мета роботи: Вивчити мікроструктуру вуглецевих сталей у рівноважному стані за допомогою металографічного мікроскопа. Навчитися за структурою оцінювати зміст вуглецю в сталях. Вивчити класифікацію та маркування вуглецевих сталей. Ознайомитися з практичним використанням різних марок вуглецевих сталей.
Прилади та матеріали:металографічний мікроскоп типу МИМ-7, набір мікрошліфів вуглецевих сталей у рівноважному (відпаленому) стані (доевтектоїдних, евтектоїдних, заевтектоїдних), зразки відпаленої сталі з різним змістом вуглецю для випробування на твердість. Прилад для вимірювання твердості, вимірювальний мікроскоп МПБ-2.
Наочні посібники: діаграма залізовуглецевих сплавів, графік залежності механічних властивостей сталей від змісту вуглецю, атлас макро- та мікроструктур металів і сплавів, схема класифікації вуглецевих сталей.
Сталі– залізовуглецеві сплави зі вмістом вуглецю до 2,14%.
На діаграмі стану Fе-Fе3С сталі займають область, що, розташована ліворуч точки Е. Структура і властивості вуглецевих сталей залежать від змісту вуглецю в них. Рівноважними є структури, які одержані в умовах нескінченно повільного охолодження рідкого розплаву, в результаті чого всі фазові перетворення відбуваються відповідно до діаграми стану. Швидке охолодження у воді, в мастилі, на повітрі або в інших швидкоохолоджувальних середовищах приводить до одержання нерівноважних загартованих структур.
Відповідно до діаграми "залізо-цементит" сталі класифікуються на:
а) доевтектоїдні – зі вмістом вуглецю від 0,025% до 0,8%;
б) евтектоїдні – зі вмістом вуглецю 0,8%;
в) заевтектоїдні – зі вмістом вуглецю від 0,8% до 2,14%.
Метал, який складається з хімічного елемента – заліза та інших хімічних елементів, що входять до його складу як домішки або забруднення, – називається технічним залізом. Вуглець у технічному залізі також є домішок і його вміст не більше 0,006%.
Зі збільшенням вмісту вуглецю кількість перліту в доевтектоїдній сталі збільшується, а кількість фериту зменшується. Евтектоїдна сталь має чисто перлітну структуру (100 % П), де назва перліт походе від слова перламутр (суміш двох фаз: зерен заліза - ферита і зерен карбід-заліза - цементита). Структура заевтектоїдної сталі – перлітно-цементитна. З підвищенням вмісту вуглецю від 0,8 до 2,14 % кількість вторинного цементиту в заевтектоїдній сталі збільшується. Сталь зі вмістом вуглецю 2,14 % містить до 23 % вторинного цементиту.
Приблизно кількість вуглецю в доевтектоїдних сталях визначається за формулою, попередньо визначивши площу S (%), яку займає перліт на зрізі мікрошліфу, %:
, (1)
де SП – площа, яку займають перлітні зерна, %;
0,8 – масова частка вуглецю в перліті, %.
Вважатимемо, що SП=60%, тоді
.
Отже, за вмістом вуглецю мікроструктура відповідає сталі 50.
Кількість вуглецю, що міститься в заевтектоїдних сталях, визначити складно через труднощі визначення площі, яку займає цементитна сітка. Щоб визначити масову частку вуглецю в заевтектоїдних сталях за мікроструктурою потрібно врахувати яку площу займає перліт і цементит, в яких міститься вуглець, %:
, (2)
де SП – площа, яку займають перлітні зерна, %;
SЦ – площа, яку займає цементитні зерна, %,
беремо відповідно 97%, 3%, тоді масова частка вуглецю в сталі становить:
. (3)