Базалеева_Наумова_Металлография_часть 2 (831914)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Московский государственный технический университетимени Н.Э. БауманаК.О. Базалеева, Е.А. НаумоваЛабораторные работыпо курсу «Металлография»Часть IIМетодические указания1УДК 669ББК 34.3Б17Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ruпо адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/46/book1367.htmlФакультет «Машиностроительные технологии»Кафедра «Материаловедение»Рекомендовано Редакционно-издательским советомМГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве методических указанийБазалеева, К. О.Б17Лабораторные работы по курсу «Металлография». Часть II :методические указания / К.

О. Базалеева, Е. А. Наумова. —Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. —123, [5] с. : ил.ISBN 978-5-7038-4303-1Изложена методика выполнения лабораторных работ по курсу«Металлография». Описаны основные структуры углеродистых илегированных сталей, чугунов, а также сплавов цветных металлов:алюминия, меди, титана. Рассмотрено влияние легирования и термической обработки на структуру и свойства этих сплавов.Данные методические указания предназначены для студентов2-го курса, обучающихся по специальности «Материаловедение вмашиностроении».УДК 669ББК 34.3ISBN 978-5-7038-4303-12© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015© Оформление.

ИздательствоМГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015ПредисловиеОсновной задачей материаловедения является создание новыхматериалов с оптимальным уровнем свойств. В свою очередьпоиск сплавов нового состава и технологий формирования ихструктуры опирается на взаимосвязь между строением объекта иего свойствами. Металлографический анализ является неотъемлемой частью структурного исследования металлов и сплавов.Методические указания к лабораторным работам предназначены для ознакомления студентов 2-го курса, обучающихся по специальности «Материаловедение в машиностроении», с основамиметаллографического метода исследования материалов, а также сосновными принципами формирования структур сплавов различного состава.Методические указания по данному курсу состоят из двух частей.

Первая часть включает в себя работы, направленные на приобретение общих навыков металлографического анализа: приготовления объектов исследования, работы на оптическом микроскопе, определения фазовых и структурных составляющих сплава,количественной металлографии. Во второй части рассмотреныпринципы формирования структуры в широко распространенныхпромышленных сплавах: сталях, чугунах, сплавах на основе Al,Cu, Ti.Выполнение данного цикла лабораторных работ позволит студентам использовать металлографический анализ при выполнениинаучно-исследовательской работы, получить знания о типичныхструктурах сплавов различного состава.3Лабораторная работа № 1МИКРОСТРУКТУРА ОТОЖЖЕННЫХУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙЦель работы1. Ознакомиться с типичными структурами углеродистых сталей.2.

Закрепить навыки определения элементного состава сплавапо количественному соотношению структурных составляющих напримере углеродистых сталей с помощью диаграммы состояния.Теоретическая частьНа рис. 1.1 представлена метастабильная диаграмма фазовогоравновесия Fe — Fe3C. На диаграмме присутствуют четыре твердые фазы: α (феррит),  (аустенит),  (-феррит) и Fe3C (цементит).G и N — точки полиморфных превращений в Fe. Таким образом,α и  — твердые растворы с кристаллической объемно-центрированной (ОЦК) решеткой, а γ — твердый раствор с кристаллической гранецентрированной (ГЦК) решеткой.

СоединениеFe3C — промежуточная фаза внедрения со сложной ромбическойрешеткой и очень узкой областью гомогенности; содержание углерода в ней составляет 6,67 %.К сталям относятся сплавы, в которых не протекает эвтектическое превращение, т. е. с содержанием углерода до 2,06 % (мас.).Рассмотрим процесс формирования структуры в них.По своей структуре эти сплавы можно разделить на четырегруппы (табл. 1.1):• техническое железо (или армко-железо);• доэвтектоидные стали;• эвтектоидная сталь;• заэвтектоидные стали.4Рис. 1.1. Диаграмма состояния Fe — Fe3C:– – – — стабильная диаграмма состояния; ––– — метастабильная диаграммасостоянияТаблица 1.1Фазовый и структурный состав сплавов системы Fe — Fe3CНазвание сплаваТехническое железоДоэвтектоидная стальЭвтектоидная стальЗаэвтектоидная сталь—————*С, % (мас.)Ф.С.* при 20 °СС.С.** при 20 °Сдо 0,006αФ0,006…0,025α + Fe3CФ + ЦIII0,025…0,8α + Fe3CП + Физбыт0,8α + Fe3CП0,8…2,06α + Fe3CП + ЦIIФ.С.

— равновесный фазовый составС.С. — структурный состав**5Из диаграммы Fe — Fe3C видно, что при комнатной температуре практически все рассматриваемые сплавы двухфазны: в равновесии находятся α-твердый раствор и соединение Fe3C. Исключение составляют сплавы с содержанием углерода до0,006 % — они однофазны.Определить количество фазовых составляющих в стали с концентрацией углерода x % можно следующим образом:Q Lx6,67  x 100 %  100 %;LQ6,67  0,006QFe3C xQx  0,006 100 %  100 %.LQ6,67  0,006Из приведенных выражений видно, что с повышением концентрации углерода в сплаве относительное количество цементитавозрастает.

Так как α-твердый раствор обладает низкой прочностью и высокой пластичностью, а цементит, наоборот, являетсяпрочной, но хрупкой фазой, с повышением концентрации углеродапоказатели прочности сталей возрастают, а показатели пластичности падают. Зависимости механических свойств углеродистых сталей от содержания углерода показаны на рис.

1.2.Из рисунка видно, что с увеличением концентрации углеродапредел прочности σв и твердость HB растут (σв возрастает до некоторого уровня, далее происходит его падение вследствие высокойхрупкости материала), тогда как относительное удлинениe δ, относительное сужение ψ и ударная вязкость уменьшаются. Кроме того, с повышением концентрации углерода в стали возрастает температура хрупковязкого перехода Т50.Все четыре группы сплавов при охлаждении из жидкого состояния проходят через однофазную γ-область, т. е. независимо отконцентрации углерода в сплаве при температуре эвтектическогоравновесия (1147 °С) все рассматриваемые сплавы находятся в однофазном аустенитном состоянии.

На рис. 1.3 схематически представлена структура аустенита.Известно, что фазовый и структурный составы сплава не совпадают после эвтектической и эвтектоидной реакций. В техническомжелезе не происходит ни одного из этих превращений, следовательно, его структура соответствует фазовому составу, т. е. при6Рис. 1.2. Зависимости характеристик прочности и пластичности от содержания углеродаРис.

1.3. Структура стали в -области7концентрации углерода до 0,006 % — это однофазный α-твердыйраствор, а при большем содержании углерода, кроме α-фазы, в нембудет присутствовать небольшое количество цементита третичного ЦIII (рис. 1.4). Цементит третичный наблюдается на границахферритного зерна, значительно снижая пластичность сплава.Рис. 1.4.

Выделения цементита третичного по границам ферритного зернаКристаллы α-твердого раствора формируются из γ-фазы в процессе полиморфного превращения в интервале температур междулиниями GS и GP (см. рис. 1.1). Выделение цементита третичногоиз феррита связано с уменьшением растворимости углерода в αтвердом растворе с понижением температуры; ЦIII начинает выделяться при пересечении линии переменной растворимости PQ, иего количество возрастает по мере охлаждения сплава.Максимальное количество ЦIII наблюдается в техническом железе с концентрацией углерода 0,025 % (точка Р). В соответствиис правилом обратных отрезков количество ЦIII в этом сплавеPQ0,025  0,006maxQЦIII 100 %  100 %  0,3 %.LQ6,67  0,006Таким образом, количество ЦIII в техническом железе стольмало, что зафиксировать его в структуре практически невозможно.8Во всех остальных группах сплавов (см.

табл. 1.1) при некотором переохлаждении относительно 727 °С идет эвтектоидная реакция:γS  αP + Fe3C.В результате эвтектоидного превращения формируется эвтектоидная смесь, которая в данном случае называется перлитом. Этоназвание связано с перламутровым оттенком данной структуры.Перлит имеет пластинчатую структуру — чередование пластинферрита и цементита. При этом количественное соотношение фазв перлите определяется какQП 6,67  0,8 100 %  88 %;6,67  0,025ПQFe3C0,8  0,025 100 %  12 %.6,67  0,025В эвтектоидной стали (0,8 % С) однофазное аустенитное состояние сохраняется до температуры эвтектоидного равновесия.Далее весь аустенит по эвтектоидной реакции изотермически переходит в перлит.

На рис. 1.5 представлена структура эвтектоидной стали при комнатной температуре.Рис. 1.5. Структура перлита9В доэвтектоидной стали (% С = 0,025...0,8) однофазная -область сохраняется при охлаждении до линии GS (см. рис. 1.1), далее начинается полиморфное превращение: аустенит с ГЦК-решеткой переходит в феррит с ОЦК-решеткой. При этом составкристаллов аустенита меняется по линии GS, а состав кристалловферрита — по линии GP. При температуре эвтектоидного равновесия состав аустенитного твердого раствора достигает 0,8 %, и весьоставшийся аустенит распадается по эвтектоидной реакции наперлитную смесь.

Таким образом, в структуре доэвтектоидныхсталей содержится избыточный феррит, который выделялся междулиниями GS и PS, и перлит, формирующийся в изотермическихусловиях при температуре 727 °С — Т. Содержание углеродав зернах феррита составляет 0,025 %, а в перлите — 0,8 %.Количество феррита избыточного и перлита в сплаве x можнорассчитать по правилу обратных отрезков:QФ Sx0,8  x 100 % 100 %;SP0,8  0,025QП xPx  0,025 100 %  100 %.SP0,8  0,025В доэвтектоидной стали при концентрации углерода, близкой кэвтектоидной (0,8 %), в структуре содержится малое количествоферрита избыточного, и он выделяется в виде сетки по границамбывшего аустенитного зерна (рис. 1.6, а).

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов книги