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 S_П – площа, яку займають перлітні зерна, %;

0,8 – масова частка вуглецю в перліті, %.

Вважатимемо, що S_П=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 S_П – площа, яку займають перлітні зерна, %;

S_Ц – площа, яку займає цементитні зерна, %,

беремо відповідно 97%, 3%, тоді масова частка вуглецю в сталі становить:

. (3)