Равновесном состоянии.

Задачи работы:

Получить навыки в проведении микроанализа структур углеродистых сталей и определении по ним типа сплава,содержания углерода,примерной марки стали и практического применения установленного сплава.

Теоретические сведения:

Микроструктура углеродистых сталей в равновесном состоянии,полученная после медленного охлаждения (отжига ),может быть определена по левой нижней части диаграммы состояния железо-цементит .Сплавы железа с углеродом,содержащие углерода до 0,025%,называют технически чистым железом.Его структура состоит из светлых зерен феррита с хорошо видными темными границами.Железоуглеродистые сплавы,содержащие углерода от 0,025% до 2,14%,называют сталями.По структуре в равновесном состоянии стали делятся на доэвтектоидные,эвтектоидные и заэвтектоидные.

Доэвтектоидные стали содержат от 0,025 до 0,8% углерода.Структура этих сталей состоит из светлых зерен феррита и темных зерен перлита.С увеличением содержания углерода уменьшается количество феррита,возрастает количество перлита.

Эвтектоидная сталь содержит 0,8% углерода и состоит только из перлита,имеющего пластинчатое строение.

Заэвтектоидные стали содержат от 0,8 до 2,14% углерода.Их структура состоит из перлита и вторичного цементита.При медленном охлаждении вторичный цементит располагается по границам зерен перлита в виде сетки или ручейков белого цвета.Чтобы отличить цементит от феррита,применяют специальный реактив- пикрат натрия,который окрашивает цементит в темный цвет и совершенно не действует на феррит.Выделение вторичного цементита по границам зерен перлита нежелательно,так как такая структура обладает повышенной хрупкостью и плохо обрабатывается резанием.Чем больше содержание углерода,тем более широкой получается цементитная сетка и меньше образуется перлита.

Таким образом,с увеличением содержания углерода в углеродистых сталях,находящихся в равновесном состоянии,меняется их структура и фазовый состав: уменьшается количество мягкого феррита,увеличивается количество твердого цементита и в соответствии с этим возрастают твердость НВ,предел прочности Gв,уменьшаются пластичность δ и ударная вязкость ан.При содержании углерода свыше 1% предел прочности снижается,что объясняется образованием в структуре стали по границам зерен сплошной цементитной сетки.

По структуре стали,находящейся в равновесном состоянии,можно приближенно определить содержание углерода,а затем установить марку стали.Для этого на микроструктуре,рассматриваемой под микроскопом,ориентировочно определяют площади,занимаемые перлитом,ферритом,цементитом.Принимают содержание углерода в феррите равным нулю,в 100% перлита-0,8%,а в 100% цементита-6,67%С.

Например,пусть в доэвтектоидной стали перлит занимает 25% всей площади,феррит-75%.Тогда содержание углерода в стали можно определить из пропорции:

100% перлита-0,8%С

25% перлита-x% С

Откуда х=25*0,8/100=0,2% С

Такое содержание углерода имеет конструкционная сталь марки 20.

По структуре заэвтектоидной стали не рекомендуется определять содержание углерода,так как с увеличением его содержания мало изменяется площадь,занимаемая цементитом,и можно сделать грубую ошибку в расчете.

Порядок выполнения работы:

1.Рассмотреть и изучить микрошлифы под микроскопом,определить структурные составляющие,указать класс стали (доэвтектоидная,эвтектоидная,заэвтектоидная).

2.По структуре подсчитать содержание углерода.

3.Зарисовать схемы микроструктур.

Содержание отчета:

В отчет необходимо включить участок диаграммы состояния железо-цементит для сталей и указать,как влиет увеличение содержания углерода на структуру и механические свойства стали.,описать строение и свойства структурных составляющих.,напротив зарисованных схем микроструктур указать: структурные составляющие,класс стали,содержание углерода,марку стали,механические свойства (НВ,Gв,δ- используя справочный материал ),применение.

Контрольные вопросы:

1.Что называется технически чистым железом?

2.На какие группы подразделяются стали по структуре?

3.Как влияет содержание углерода на механические свойства стали?