Просмотр коллекции микрошлифов

 

Белый чугун – … (дать определение).

Микроструктура (доэвтектического, эвтектического или заэвтектического):

Указать структурную группу, дать определение каждой

из структурных составляющих.

 

Формы включений графита (непротравленные образцы):

 

серый чугун высокопрочный чугун ковкий чугун

 

5.4.2 Микроструктура контрольных образцов

 

Зарисовать микроструктуру двух образцов, описать её (металлическую основу, включения графита), определить вид чугуна (например, серый перлитный, ковкий ферритный и т.п.). Марку чугуна установить по структуре, пользуясь таблицей А.3; расшифровать марку.

Подробно описать способ получения данных видов чугунов.

 

 

5.5 Контрольные вопросы

 

1. Какие сплавы называют чугунами (их состав)?

2. В каком виде присутствует углерод в чугунах?

3. Какой чугун называют белым? На какие группы делят белый чугун по структуре?

4. Какой процесс называется графитизацией? Какие факторы способствуют графитизации?

5. От чего зависит металлическая основа чугуна?

6. Способ производства и структура высокопрочных чугунов.

7. Способ производства и структура ковких чугунов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

 

ИСПРАВЛЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ ПЕРЕГРЕТОЙ

ДОЭВТЕКТОИДНОЙ СТАЛИ

Цель работы: изучить микроструктуру перегретой стали и возможность исправить её отжигом или нормализацией.

 

Теоретические сведения

 

Перегретой называется сталь с крупным зерном аустенита в нагретом состоянии и грубой ферритно-перлитной структурой в охлажденном. Перегрев можно исправить термической обработкой. В основе исправления структуры лежат фазовые превращения, протекающие в стали при нагреве и охлаждении.

 

 

Фазовые превращения в стали

Превращение перлита (ферритно-цементитной смеси) в аустенит. Оно протекает при нагреве любой стали выше точки А_с1 хотя бы на один градус. Кроме того, при дальнейшем нагреве в доэвтектоидных сталях в интервале температур А_с1 – А_с3 в аустените растворяется избыточный феррит. Выше точки А_с3 стали находятся в однофазном аустенитном состоянии. Причем чем выше температура, тем крупнее получается аустенитное зерно. Для получения мелкого
аустенитного зерна сталь необходимо нагревать всего на 30 - 50 ^оС выше точки А_с3 (рисунок 6.1).

Превращение аустенита в перлит. Этот процесс происходит в верхнем температурном интервале (А_с1 – 550 ^оС) диаграммы изотермического превращения переохлажденного аустенита. Например, при скоростях охлаждения V₁ и V₂ аустенит распадается с образованием перлитных структур в интервале температур ас и а'с' соответственно (см. рисунок 6.1).

Следует иметь в виду, что чем выше скорость охлаждения, тем ниже температурный интервал распада аустенита, дисперснее и тверже получается смесь феррита и цементита. Продукты распада аустенита (перлит, сорбит, тростит) имеют пластинчатое строение и отличаются друг от друга степенью дисперсности пластин феррита и цементита.

а – схема изменения структуры стали; б – схема диаграммы «железо – цементит»; в – диаграмма изотермического распада переохлажденного аустенита; кривая 1 – охлаждение с печью (отжиг); кривая 2 - охлаждение на воздухе (нормализация).   Рисунок 6.1 – Формирование структуры стали

 

6.1.2 Основные виды предварительной термической обработки

Стали

6.1.2.1 Отжиг

Отжигом называют нагрев стали до заданной температуры, выдержку и медленное (вместе с печью) охлаждение. В зависимости от марки стали скорость охлаждения колеблется в пределах от 150 до
30 градусов в час. После отжига получается наиболее равновесная структура.

Отжиг применяют:

- для снятия внутренних напряжений;

- получения минимальной твердости;

- исправления структуры кованой, литой или перегретой стали;

- устранения дендритной ликвации.

 

В зависимости от температуры нагрева различают следующие виды отжига:

1) Низкий отжиг. Температура нагрева ниже нижней критической точки А_с1 на 100 – 50 ^оС:

 

Т_н = А_с1 – (100 … 50) ^оС.

 

Нагрев не сопровождается фазовыми превращениями, поэтому структура таким отжигом не изменяется (исключение – рекристаллизационный отжиг после холодной пластической деформации). Отжиг низкий применяют для снятия внутренних напряжений.

2) Неполный отжиг. Температура нагрева лежит на 30 – 50 градусов выше нижней критической точки стали:

 

Т_н = А_с1 + (30 … 50) ^оС.

 

Нагрев сопровождается частичной фазовой перекристаллизацией и приводит к исправлению перлитной (П) составляющей. Избыточная структурная составляющая феррит не претерпевает изменений. Для доэвтектоидных сталей неполный отжиг применяется редко.

 

 

3) Полный отжиг. Температура нагрева лежит на 30 – 50 градусов выше верхней критической точки А_с3:

 

Т_н = А_с3 + (30 …50) ^оС.

 

Нагрев приводит к полной фазовой перекристаллизации и, как следствие, исправлению перегретой структуры. При нагреве выше точки А_с3 на 30 … 50 ^оС образуется мелкое аустенитное зерно (см. рисунок 6.1, а), из которого при охлаждении с малой скоростью (кривая 1 – рисунок 6.1, в) формируется мелкая ферритно-перлитная структура. Если нагреть сталь до более высоких температур, аустенитное зерно вырастет, из такого зерна после охлаждения образуется крупнозернистая ферритно-перлитная структура (рисунок 6.2).

 

 

а - нормальный нагрев; б – перегрев.

 

Рисунок 6.2 – Структурные изменения доэвтектоидной стали

при полной фазовой перекристаллизации

 

Полный отжиг снимает внутренние напряжения, смягчает сталь и полностью исправляет структуру. Применяют полный отжиг только для доэвтектоидных сталей, так как в заэвтектоидных сталях при медленном охлаждении образуется цементитная сетка вокруг перлитных зерен, что охрупчивает сталь.

 

6.2.2.2 Нормализация

 

Нормализацией называется процесс термической обработки, заключающийся в нагреве стали выше верхней критической точки А_с3, выдержке до полного образования аустенита (мелкозернистого) и охлаждении на спокойном воздухе. От полного отжига нормализация отличается ускоренным охлаждением (кривая 2 на рисунке 6.1). В этом случае распад аустенита происходит при более низких температурах (участок а'с'), нежели при отжиге (участок ас). Зерно у нормализованной стали мельче, а твердость выше, чем у отожженной.

 

 

Материалы и принадлежности

 

· Образец перегретой (1100 ^оС в течение 30 мин) стали 40 для изменения твёрдости.

· Образцы предварительно перегретой стали 40 после термической обработки по режимам, указанным в таблице 6.1, на твёрдость.

· Штангенциркуль.

· Твердомер ТК (Роквелл).

· Коллекция микрошлифов (шесть образцов).

 

 

Порядок выполнения работы

 

Термическую обработку образцов перегретой стали выполняет лаборант. Студенты изучают структуру и твёрдость предварительно перегретой стали (образец № 1), затем структуру и твёрдость образцов № 2…6 после различных видов отжига и нормализации. На основании полученных результатов необходимо найти вид термической обработки, исправляющий перегрев стали.

 

 

Оформление отчета