Микроскопическое исследование.

Лабораторная работа №2

Микроструктура железоуглеродистых сплавов.

Цель работы:

1. Для сплавов с различным содержанием углерода, построить схему кривой равновесного охлаждения.

2. Дать описание каждого сплава в виде таблицы.

Ход работы:

Структурные составляющие диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов включает в себя важнейшие технические конструкционные материалы-стали и чугуны. Обычно диаграмму железо углерод рассматривают только до содержания углерода 6.67%.

Структуры: Однофазные и Двухфазные.

Однофазные:

Феррит (a) –это твердый раствор углерода в a-железе, ОЦК решетку. Максимальная растворимость углерода при T=727˚ C составляет 0.02%. Низкая прочность, твердость и высокая пластичность.

Аустенит (g) – твердый раствор углерода в g–железе, ГЦК решетка. Предельная растворимость углерода при T=1147˚ C составляет 2.14%. Паромогнетик, более твердый и прочный, высокопластичный.

Цементит (Fe3C) – химическое соединение углерода с железом (карбид железа) содержит 6.67% углерода. Имеет сложную ромбическую решетку, хрупкий, твердый, T=1260˚ C. Является метастабильной фазой и при определенных условиях распадается с выделением графита.

Двухфазные:

Перлит (α +Fe3C)– эвтектоид. Механическая смесь феррита и цементита. Содержание углерода 0.8%. Образуется при T=727˚ C в результате распада аустенита. α → (α +Fe3C)

Ледебурит (α +Fe3C)– эвтектика, механическая смесь α и Fe3C легкоплавкая эвтектоидная образующаяся из жидкого сплава состояния точки C (4.31%C) при T˚ -1147˚ C с дальнейшим распадом аустенита.

Микроскопический анализ.

Микроскопическое исследование.

Метод основан на применение оптических микроскопов, работающих по принципу отраженного света, с полезным увеличением “60-2000”. Основные элементы микроструктуры: зерно, фрагмент зерна, блоки, микровключения (их форма, размеры, количество и взаимное расположение), границы зерен, линии сдвига, полосы скольжения, микротрещины и микропоры.

Исследование или анализ микроструктуры производится с помощью микрошлифов, рабочие поверхности которых в форме ровной площадки после тщательной шлифовки полируются до зеркального блеска. Затем они подлежат промывки чаще спиртом, и сушке обычной фильтровальной бумагой.

При анализе отполированной поверхности под микроскопом выявляются присутствующие в металле неметаллического включения (сульфиды, шкал, силикаты, графит и др.), рыхлоты и микротрещины. Все они легко выявляются потому, что взаимодействуют со световым потом иначе, чем зеркально гладкая металлическая поверхность.

Анализ неправленой поверхности микрошлифа предусматривается стандартами по приемке металла, например, при определении группы чугуна по форме (пластинчатый, хлопьевидный, глобулярный) и количеству графитных включений.

Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов.

Описание процессов:

AC – жидкость, начало кристаллизации аустенита;

CD – жидкость, начало кристаллизации цементита;

AE – солидус, конец кристаллизации аустенита;

ECF – солидус, линия эвтектоидных превращений;

GS – начало превращения аустенита в феррит;

GP – конец превращения аустенит в феррит;

PSK – линия эвтектоидных превращений аустенита в перлит;

ES – линия предельной растворимости углерода в аустените;

PQ – линия предельной растворимости углерода в феррите.

0-1: простое охлаждение жидкого сплава;

1-2: кристаллизация g из жидкого сплава;

2-3: простое охлаждение аустенита;

3-4: выделение a из g;

4-5: простое охлаждение a;

5-6: до комнатной температуры, охлаждение конечной структуры.