Изучение дефектов углеродистых сталей в отожженном состоянии

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить дефекты и их влияние на свойства углеродистых сталей в отожженном состоянии.

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Различают следующие виды дефектов микроструктуры стали:

Полосчатая (строчечная) структура стали, при которой зерна П (перлита) и Ф (феррита) располагаются слоями; чаще всего она возникает после горячей прокатки при пониженной температуре (недогреве). Сталь с такой структурой обладает повышенной анизотропией свойств, особенно пластичности и вязкости, которые в поперечном направлении значительно ниже, чем в продольном, пониженной холодной штампуемостью и обрабатываемостью резанием. Устраняется гомогенизирующим (диффузионным) отжигом, однако, чаще заготовки с такой структурой бракуются.

Видманштеттова структура  примечательна характерным расположением Феррита и Цементита в до- или заэвтектоидной стали – в виде грубых игл или пластинок (рубленной соломы). Возникает в литой или деформированной стали, подвергавшейся очень высокому перегреву в области однородного аустенита. Сталь с такой структурой обладает пониженной пластичностью и, особенно, ударной вязкостью. Устраняется, как и крупное зерно (Ø > 40 мкм), повторной аустенизацией стали до оптимальных температур нагрева.

Пережог характерен окислением, а иногда и оплавлением границ зерен; сопровождается появлением ферритной сетки по границам зерен; возникает при чрезмерном перегреве стали (до 1200 –1300 ⁰С) во время отжига. Сталь с такой структурой обладает низкой усталостной прочностью и пределом прочности, низкой пластичностью и ударной вязкостью. Заготовки с такой структурой бракуются.

Грубая цементитная сетка возникает при медленном охлаждении горячекатаного проката. Окружая границы зерен Перлита, она резко снижает пластичность и, особенно, ударную вязкость заэвтектоидной стали. Устраняется нормализацией, нередко с прокатного (ковочного) нагрева.

Обезуглероживание – обеднение углеродом поверхностных слоев эвтектоидной и заэвтектоидной стали; сопровождается появлением зерен Феррита. Возникает при взаимодействии углерода стали с кислородом воздуха во время нагрева заготовок или инструментов до высоких температур при ГОМД (горячей обработки металлов давлением) или термообработке. Сопровождается резким понижением твердости, сопротивленем износу при точении и усталостной прочности металла. Устраняется отжигом в углеродосодержащих средах или шлифованием.

 

ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ И НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ

3.1. Микроскопы марки МИМ-7 (х100)

3.2. Микрошлифы.

3.3. Атласы микроструктур сталей №7.

3.4. Плакат «Влияние содержания углерода на механические свойства сталей в отожженном состоянии» и «Диаграмма состояния железо-углерод».

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Изучить настоящее методическое указание.

4.2. Изучить дефекты микроструктур микрошлифов из сталей марок 20, 60, У8, У12, используя микроскоп МИМ-7, и сравнить с дефектами, приведенными на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схемы дефектов микроструктуры стали

 

4.3. В левой стороне листа отчета зарисовать в квадратах 40х40 мм схемы дефектов исследованных шлифов с указанием структурных составляющих, с использованием «Теоретического раздела» методического указания описать:

4.3.1. Вид и причину появления дефекта;

4.3.2. Его влияния на свойства стали;

4.3.3. Способ устранения.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

5.1. Название и цель работы.

5.2. Схемы дефектов микроструктур сталей с различным содержанием углерода (с указанием вида и причин появления дефекта, его влияние на свойства стали и способ устранения).

5.3. Выводы по работе.

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1. Причины возникновения полосчатой структуры. Как она устраняется?

6.2. Что представляет собой видманштеттова структура? Как ее устранить?

6.3. Недостатки структуры при пережоге.

6.4. Причины появления грубой цементитной сетки и методы ее устранения.

6.5. Когда возникает обезуглероживание сталей? Методы исправления такого дефекта.

Лабораторная работа № 7

 

ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА

СВОЙСТВА ЧУГУНОВ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить микроструктуру и ее влияние на свойства чугунов.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Чугунами называются железо-углеродистые сплавы, содержащие более 2,14% углерода. Чугуны являются самыми дешевыми машиностроительными материалами среди конструкционных металлических материалов.

Чугуны не поддаются ни горячей ни холодной пластической деформации., но обладая высокими литейными свойствами, применяются для изделий, изготавливаемых литьем.

В зависимости от состояния углерода чугуны делятся на белые и серые. Углерод может находиться в чугуне в связанном состоянии в виде цементита. Цементит придает излому специфический светлый блеск. Такой чугун называется белым чугуном. Углерод может находиться в свободном состоянии в виде графита. Графит придает излому серый цвет. Такой чугун называется серым.

Белые чугуны

По равновесной структуре белые чугуны бывают:

- доэвтектические, содержащие углерода более 2,14%, но менее 4,3%. Их микрострутура - перлит + цементит + ледебурит;

- эвтектические содержат 4,3% углерода. Их микроструктура -ледебурит;

- заэвтектические содержат углерода более 4,3%. Их микроструктура - цементит + ледебурит.

Белый чугун обладает высокой твердостью и хрупкостью, практически не поддается обработке режущим инструментом. Применяется, как передельный чугун при производстве стали.

Серые чугуны

Свойства серых чугунов зависят от вида металлической основы и формы графита.