ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ

Лабораторная работа №6

6.1. Цель работы:

Изучить структуру сероватых,ковких и прочных чугунов и установить связь меж составом, качествами и структурой.

Для этого нужно:

1. На нетравленых шлифах изучить форму включений.

2. На травленых шлифах изучить структуру матрицы с различной формой графита.

3. Произвести анализ рассмотренных структур, охарактеризовать их характеристики и условия получения.

4. Охарактеризовать воздействие графитных включений ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ и железной базы на характеристики чугунов.

5. Написать отчет.

6.2. Приборы, материалы и инструмент.

Для работы нужны:

- металлографический микроскоп ЕС МЕТАМ РВ-23.

- набор микрошлифов сероватых, прочных и ковких чугунов.

6.3. Короткая теория.

Сплав железа с углеродом и другими элементами, в каких углерода больше 2,14% именуется чугуном. Углерод в чугуне может находиться в ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ виде цементита либо графита, либо сразу в той и другой форме. От состояния углерода зависят структура и характеристики чугуна.

По микроструктуре различаются последующие виды чугунов:

Белоснежные, в каких весь углерод связан с железом в виде цементита.

Сероватые, в каких большая часть либо весь углерод находится в виде графита, имеющего ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ форму пластинок.

Прочные, в каких большая часть либо весь углерод находится в виде графита шаровидной формы.

Ковкие, в каких углерод отжига, присутствующий в виде графита, имеет хлопьевидную форму.

Сероватые чугуны.

Сероватые чугуны являются самым всераспространенным материалом в машиностроении благодаря своим свойствам (отличные литейные характеристики, отменная обрабатываемость резанием, отличные антифрикционные ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ и демпфирующие характеристики, удовлетворительные механические характеристики и т.д.) и дешевизне. В изломе сероватые чугуны имеют сероватый цвет из-за наличия в структуре свободного графита.

Структура сероватых чугунов состоит из железной базы (матрицы) и графитовых включений пластинчатой формы. Потому характеристики этих чугунов определяются 2-мя факторами: строением железной матрицы ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ (феррит, феррит + перлит, перлит) и размерами, формой и рассредотачиванием графитовых включений.

На величину и размещение включений графита оказывают влияние скорость остывания, температура и время выдержки расплавленного чугуна перед заливкой, хим состав, наличие примесей и т.д. Чем выше скорость остывания отливки в форме, чем больше нагрев водянистого чугуна ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ и чем подольше время выдержки при всем этом, тем мельче включения графита.

Введение в водянистый чугун модификаторов (ферросилиция, силикокальция и др.) присваивает чугуну более высочайшие механические характеристики, потому что, ведет к измельчению графитовых включений.

Отменно можно оценить воздействие графитовых включений на механические характеристики сероватого чугуна последующим образом: чем меньше ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ графитовых включений, чем они мельче и больше степень изолированности их друг от друга, тем выше крепкость чугуна при одной и той же железной матрице.

По строению железной базы сероватые чугуны делятся на:

а) сероватый перлитный чугун, имеющий структуру перлит + включения графита;

б) сероватый феррито-перлитный чугун, имеющий структуру феррит + перлит ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ + включения графита;

в) сероватый ферритный чугун, имеющий структуру феррит + включения графита.

Оценка структуры делается по ГОСТ 3443-77. По этому ГОСТу делается систематизация чугуна, как по графиту, так и по структуре матрицы.

Оценка графита делается по четырем показателям: по длине графитовых включений (гГ1…..гГ8), по форме графитовых включений (Гф1…Гф10), по нраву рассредотачивания ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ (Гр1….Гр10), по количеству графита (ГО2…..Г12). Рассмотрение в микроскоп графитовых включений делается на нетравленом шлифе. Систематизация графитовых включений делается методом сопоставления рисунки, видимой в микроскоп, с микрофотографиями, приведенными в ГОСТ 3443-77 .

Для выявления железной матрицы, шлифы травятся 4% веществом азотной кислоты в этиловом спирте и рассматриваются в микроскоп ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ при увеличении x 100. Определяется тип структуры, количество перлита и его дисперсность.

Связь меж структурой и качествами чугунов труднее, чем у стали, потому что при схожей железной матрице на механические характеристики огромное воздействие оказывают включения графита, его форма, рассредотачивание, количество и размеры.

По структуре железной матрицы сероватые чугуны делятся на ферритные, феррито ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ-перлитные и перлитные. В согласовании с этим делением меняется крепкость: от 120 МПа у ферритного до 240 МПа у перлитного чугуна и твердость от 1430 МПа у ферритного до 2550 МПа у перлитного чугуна. Потому, более высококачественные и ответственные отливки делаются из перлитного чугуна (поршни, гильзы, блоки цилиндров, станины станков и т ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ.д.). Еще больше высочайшие характеристики прочности и твердости получают при модифицировании чугуна малыми добавками силикокальция и ферросилиция: крепкость σв растет до 400 МПа, а твёрдость-до НВ 3020 МПа.

По результатам микроанализа составляется таблица результатов (табл. 6.1)

Таблица 6.1.

Таблица микроанализа чугуна.

№ п\п Графит Матрица
Форма Распределен Кол-во Разме ры Тип структур ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ Кол-во перлита Дисперсность перли та
1. ПГф4 ПГр6 ПГ4 ПГэ45
2. П+Ф П(20)Ф(80) Т
3. ШГФ4 ШГр2 ШГ10 Шгэ45 Ф ПО Ф
4. П П Пт2

Прочный чугун.

При выплавке чугуна с присадкой маленького количества (0,05%)Mg, графит в чугуне выходит шаровидной формы. Он существенно меньше ослабляет железную ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ матрицу, чем пластинчатый графит. В итоге чугун с шаровидным графитом имеет более высочайшие характеристики и по прочности приближается к стали. В неких случаях отливки из прочного чугуна подменяют железное литье и поковки, сохраняя при всем этом высочайшие технологические характеристики: литейные, обрабатываемость резанием, износостойкость и т.д. Прочный чугун применяется для ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ производства ответственных деталей машин: коленчатых и кулачковых валов, траверс прессов, шаботов ковочных молотов, прокатных валков и т.д.

Как и сероватые, прочные чугуны имеют ферритную, феррито-перлитную и перлитную железную матрицу. Структура железной матрицы у прочных чугунов зависит от хим состава и скорости остывания (толщины стены) отливки.

Оценка ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ графитовых включений согласно ГОСТ 3442-77 делается по четырем показателям: форме, рассредотачиванию, количеству и размерам.

Крепкость и твердость прочного чугуна возрастает при изменении структуры железной матрицы от ферритной σВ = 400 МПа до перлитной σ6 = 600 МПа. С повышением прочности падает относительное удлинение с 10 % до 2%.

По результатам микроанализа прочного чугуна составляется таблица результатов испытаний, аналогично ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ таблице сероватого чугуна.

Ковкие чугуны

Ковкие чугуны отлично сопротивляются ударной и вибрационной нагрузкам, имеют более высшую крепкость и пластичность, чем сероватые чугуны. Ковкий чугун выходит долгим нагревом при больших температурах (отжигом) белоснежного чугуна. В итоге отжига цементит распадается и появляется графит хлопьевидной формы. Таковой графит существенно меньше, чем пластинчатый, понижает крепкость и пластичность ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ железной матрицы. Железной матрицей ковких чугунов может быть феррит и перлит. У ковкого ферритного чугуна пластичность выше и удлинение может достигать 12% (у сероватого чугуна δ = 0,5%). Большей прочностью владеют ковкие перлитные чугуны (σВ=550 МПа).

Структура железной матрицы ковкого чугуна находится в зависимости от режимов отжига. При нагреве выше АС1(~1000°С ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ) и выдержке 15-20 часов происходит распад цементита, входящего в состав ледебурита, в итоге чего появляется хлопьевидный графит. При резвом охлаждении в эвтектоидном интервале температур аустенит преобразуется в перлит.

Для получения ферритного ковкого чугуна нужна дополнительная выдержка в интервале (720-760 °С) в течение 30 часов. При всем этом происходит распад эвтектоидного цементита (цементита перлита ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ). В итоге выходит структура феррит+хлопьевидный графит.

Из ферритных ковких чугунов изготавливают изделия, работающие при больших статических и динамических нагрузках (задние мосты, картеры редукторов, ступицы и т.д.). Из перлитных ковких чугунов изготавливают вилки карданных валов, звенья и ролики цепей конвейеров, тормозные колодки и т.д.

Исходя из произнесенного ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ выше можно общую систематизацию чугунов по структуре представить в последующем виде (табл.6.2).

6.4. Содержание отчета.

1. Наименование и цель отчета.

2. Коротко выложить главные положения о методах получения, структурах и свойствах сероватых, прочных и ковких чугунов, включая таблицу параметров и структур.

3. Нарисовать металлический угол диаграммы Fe-Fe 3C и объяснить связь ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ структуры с диаграммой состояния.

4. Зарисовать структуры (в кругах D= 60мм) чугунов рассмотренных в микроскоп с пояснениями и расшифровкой каждой составляющей.

5. Составить таблицу микроанализа сероватого и прочного чугунов

Таблица 6.2

Систематизация чугунов по структуре.

6.5. Контрольные вопросы.

1. Каковой хим состав сероватых чугунов?

2. Как оказывают влияние пластинки графита на механические и технологические характеристики сероватых ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ чугунов?

3. Как делятся сероватые чугуны по структуре?

4. Как оказывает влияние хим состав и скорость остывания на характеристики сероватого чугуна?

5. Как маркируется сероватый чугун?

6. Какие виды термической обработки используются для сероватого чугуна?

7. Каковой хим и структурный состав прочных чугунов?

8. Почему прочный чугун имеет более высочайшие механические характеристики?

9. Охарактеризуйте главные ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТУКТУРЫ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ механические характеристики и технологические прочных чугунов?

10. Как маркируются прочные чугуны?

11. Для каких изделий применяется прочный чугун?


izoperimetricheskaya-zadacha.html
izoterapiya-kak-sredstvo-sociokulturnoj-adaptacii-doshkolnika.html
izotermicheskogo-transporta.html