Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Краткие теоретические сведения. Микроструктура технического железа и углеродистых сталей в равновесном состоянии характеризуется нижней левой частью диаг­раммы состояния Fе-С (рис



Микроструктура технического железа и углеродистых сталей в равновесном состоянии характеризуется нижней левой частью диаг­раммы состояния Fе-С (рис. 7.1). Сплавы с содержанием до 0,02 % С называются техническим же­лезом, от 0,02 до 0,8 % С доэвтектоидными сталями. Сплав с содержанием 0.8 % С называется эвтектоидной сталью; с содержанием от 0,8 до 2.14 % С – заэвтектоидными сталями.

 

 

Рисунок 7.1 – Диаграмма состояния Fе-С

Железо и углерод образуют в сталях следующие структуры (фазы).

1. Аустенит – твердый раствор внедрения углерода в γ-Fе (железо имеет ГЦК решетку). Растворимость углерода в ГЦК решетке железа зависит от темпера­туры и составляет при 727° С – 0,8 %, а при 1147 °С – 2,14 %. Аустенит имеет низкую твердость, которая зависит от температуры и содержания углерода, и высокую пластичность (δ = 50 %).

2. Феррит – твердый раствор внедрения углерода в α-Fе (же­лезо имеет ОЦК решетку). Предельная растворимость углерода в ОЦК решетке железа составляет: при 20 °С – 0,006 %, а при 727°С – 0,02 %. Феррит имеет низкую твердость (НВ 80...90) и высокую пластич­ность (δ = 50 %). При просмотре в микроскоп ферритные зерна выгля­дят светлыми, разделенными темной сеткой границ зерен.

3. Цементит – химическое соединение углерода с железом Fе3С (карбид железа). Концентрация углерода в цементите всегда посто­янна и составляет 6,67 %. Цементит обладает высокой твердостью (НВ 809) и низкой пластичностью, Он плохо травится в химических растворах и при просмотре в микроскоп наблюдается в виде светлых включений,

4. Перлит – механическая смесь (эвтектоид) феррита и цемен­тита, получающаяся в результате распада аустенита с 0,8 % С. Фер­рит и цементит располагается в виде чередующихся пластинок. Твердость перлита составляет НВ 210, пластичность δ = 15 %. Травле­ный перлит в микроскопе выглядит более темным по сравнению с ферритом. При больших увеличениях можно наблюдать перлит как че­редующиеся темные (цементит) и светлые (феррит) пластинки.



 

Микроструктура технического железа. Растворимость углерода в α-Fе зависит от температуры и изменяется по линии PQ (рис. 7.1). С понижением температуры она уменьшается от 0.02 % С (при 727 0С) до 0,006 % С (при 20 °С). В связи с этим сплавы железа с со­держанием до 0,006 % С имеют структуру только феррита (рис. 7.2 а).

В сплавах с содержанием от 0,006 % С в связи с понижением растворимости углерода в α-Fe при понижении температуры из ферри­та выделяется цементит, называемый третичным (ЦIII). Третичный це­ментит выделяется по границам зерен феррита.

 

Микроструктура доэвтектоидной и эвтектоидной стали. Микрост­руктура доэвтектоидной стали (до 0.8 % С) состоит из феррита и перлита. После травления феррит выявляется в виде светлых полей, а перлит в виде полей полосчатого строения (рис. 7.2 б).

Колличество перлита и феррита в доэвтектоидной стали зависит от содержания углерода. С увеличением содержания углерода коли­чество феррита уменьшается, а количество перлита увеличивается (атлас микроструктур).

По структуре доэвтектоидной стали можно приблизительно опре­делить содержание в ней углерода, для чего нужно ориентировочно определить площадь (в процентах), занимаемую ферритом и перлитом. Так как в феррите растворено очень небольшое количество углеро­да, практически можно считать, что в доэвтектоидной стали весь углерод находится в перлите. Тогда содержание углерода С в стали можно определить по фор­муле:



 

а) х200 б) х200  
в) х2000 г) х500  
Рисунок 7.2 – Микроструктура технического железа (а), доэвтектоидной (б), эвтектоидной (в) и заэвтектоидной (г) сталей

 

 

 

где Fп - площадь, занимаемая перлитом.

Предположим, например, что 30 % всей площади занято ферритом, 70 % перлитом. Содержание углерода в такой стали будет

 

 

Микроструктура эвтектоидной стали (0,8 %С) состоит из одного перлита (рис. 7.2 в). В зависимости от скорости охлаждения плас­тины цементита в перлите могут быть длиннее или короче, толще или тоньше (см. атлас микроструктур).

 

Микроструктура заэвтектоидной стали. Сталь с содержанием углерода от 0,8 до 2,14 % называется заэвтектоидной и имеет структуру, состоящую из перлита и вторичного цементита (рис. 8.2 г). Вторичный цементит (ЦII) выделяется из аустенита при охлаждении от температуры Аст (линия SЕ) до температуры Аr (линия РSК) (рис. 8.1).

При медленном охлаждении вторичный цементит выделяется в ви­де сетки по границам зерен аустенита. При достижении температуры Аг аустенит превращается в перлит. Образуется структура: вторич­ный цементит в виде сетки и зерна пластинчатого перлита. Чем больше углерода в заэвтектоидной стали, тем более массивной (толстой) получается цементитная сетка (см. атлас микроструктур).

 

Задание

1. Изучить по атласу микроструктуры технического железа, доэвтектоидной, эвтектоидной и заэвтектоидной сталей в равновесном состоянии.

2. Изучить микроструктуру технического железа и сталей с по­мощью оптического микроскопа и набора микрошлифов.

3. Зарисовать наиболее характерные микроструктуры, наблюдае­мые в микроскоп.

4. Рассчитать количество углерода в доэвтектоидной стали по площадям, занимаемым перлитом. Для этого установить на микроскопе увеличение 100 крат. Ориентировочно определить площадь (в процентах), занимаемую перлитом (Fп) и по формуле рассчи­тать содержание углерода (С) в стали.



5. Начертить нижнюю левую часть диаграммы состояния Fе-С, провести на ней линии, соотвествующие рассматриваемым сплавам, и дать описание процессов, происходящих при охлаждении сплавов, используя известные соотношения.

7. Написать отчет по работе в соответствии с пунктами 2-5 задания.

Контрольные вопросы

1. Какая область диаграммы состояния Fе-С охватывает стали?

2. Как подразделяются железо-углеродистые сплавы в зависимости от содержания углерода в рассматриваемой области?

3. Какие фазы и какие структуры образуются в сталях в зависимости от содержания углерода? Охарактеризуйте их.

4. Какую микроструктуру имеют техническое железо, доэвтектоидная, эвтектоидная и заэвтектоидная стали в равновесном состоянии?

5. Каковы максимальная и минимальная растворимости углерода в ά-Fe и γ-Fe.

6. Объясните причину выделения вторичного цементита из аустенита при охлаждении заэвтектоидных сплавов.

5. Для каких сталей и как можно металлографически определить количество углерода?

7. Почему с увеличением содержания углерода в сталях твердость растет, а пластичность снижается?

10. Сколько фаз в равновесии находится на линии эвтектоидного превращения?

11. Чем отличаются твердые растворы феррита и аустенита?

 

Лабораторная работа 8

 


Просмотров 653

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!