Цель лабораторных работ 6
Микроструктура углеродистой стали. Изучить микроструктуру отожженной углеродистой стали. Материалы и оборудование для выполнения работ
- 1. Металлический микроскоп.
- 2. Коллекция стальных профилей.
- 3. Фотоальбом микроструктуры углеродистой стали.
- 4. Симулятор «Железоцементитная фазовая диаграмма».
Порядок работы
- 1. Изучите содержание основных правил работы.
- 2. Используйте симулятор для обработки железной стальной детали и цементитной фигуры.
- 3. Овладеть навыками определения элементов стальных конструкций под микроскопом: феррит, цементит, перлит.
Для следующего:
- а) Рассмотрите микроструктурированные фотографии в альбоме.
- б) Изучите выбранный участок под микроскопом, изучите конструктивные элементы и нарисуйте схему рассматриваемой конструкции.
Изучите микроструктуру образцов, принадлежащих к разным классам стали (гиперэвтектоид, эвтектоид, гиперэвтектоид) и определите, какой из этих классов принадлежит каждому образцу. Создайте диаграмму микроструктуры исследуемого образца и укажите структурные компоненты на диаграмме.
Для образцов из гиперэвтектоидной стали содержание углерода определяется в процентах. На ключевой фазовой диаграмме железоцементит (рис. 1) сплавы, связанные со сталью, имеют концентрацию углерода в диапазоне до 2,14%, то есть слева от точки E. Все температуры ниже 727 ° С отжигаются. Углеродистая сталь состоит из двух фаз: феррита и цементита.
Феррит железа представляет собой твердый раствор углерода в железе с объемно-центрированной кубической решеткой (Fe). Максимальная растворимость углерода в Fe составляет около 0,02% (точка P). Цементит представляет собой карбид железа Fe3C, содержащий 6,67% С.
При температурах выше линии 53GSE равновесной фазой является твердый раствор углерода в железе с аустенитной кубической гранецентрированной решеткой (Fe). Конечная растворимость углерода в Feсоставляет 2,14% (точка E). В результате фазового превращения в твердом состоянии при низких скоростях охлаждения в стали образуются следующие структуры: перлит, избыточный феррит, вторичный цементит и третичный цементит. Рисунок 1. Фазовая диаграмма железоцементит.
Под линией GS часть аустенита превращается в феррит в результате полиморфного превращения железа с последующим перераспределением углерода между этими фазами. В линии SE избыток углерода начинает выделяться из аустенита, образуя вторичный цементит.
В линии PQ третий цементит выделяется из феррита.
Точка 727 зерен (Приложение, Рисунок 4). Сталь, содержащая 0,8% С, называется эвтектоидом. Сталь, содержащая менее 0,8% С, называется гиперэвтектоидом, а сталь, содержащая более 0,8% С, называется гиперэвтектоидом. Микроструктурный анализ металлов и сплавов состоит из изучения структуры материалов при большом увеличении с помощью микроскопа, и наблюдаемая структура называется микроструктурой.
Микроскопические исследования металлических конструкций возможны только при достаточно сильном отражении света от исследуемой поверхности. Поэтому поверхность образца должна быть специально подготовлена. Образцы, поверхности которых подготовлены для металлографического анализа, называются микросрезами.
Чтобы создать микросекцию, необходимо вырезать образец из исследуемого металла, получить на нем плоскую блестящую поверхность, а затем вытравить срез. Существует несколько методов травления, но наиболее распространенный метод селективного растворения фаз.
- Этот метод основан на различиях физико-химических свойств отдельных фаз и границ зерен. В результате различной прочности расплава создается рельеф поверхности тонкого среза.
Для травления микросекцию погружают в полированную поверхность в раствор выбранного состава и через некоторое время удаляют. Если полированная поверхность становится слегка тусклой, травление считается законченным, а тонкая часть немедленно промывается спиртом и высушивается фильтровальной бумагой.
Лабораторные по материаловедению
