лабораторная_№5[1]. Лабораторная работа 5 Изучение структуры и свойств углеродистых сталей в равновесном состоянии

• Название: Лабораторная работа 5 Изучение структуры и свойств углеродистых сталей в равновесном состоянии
• Дата: 15.12.2019
• Размер: 3.07 Mb.
• Имя файла: лабораторная_№5[1].rtf
• Тип: Лабораторная работа; #100341
• страница: 1 из 3

Лабораторная работа №5

Изучение структуры и свойств углеродистых сталей в равновесном состоянии

Цель работы: изучить микроструктуру и свойства углеродистых сталей в равновесном состоянии, классификацию по назначению и маркировку.

Теоретические сведения

Основными компонентами железоуглеродистых сплавов явля­ются железо и углерод. Кроме того, в них всегда содержатся кремний, марганец, сера и фосфор. В зависимости от содержания углерода сплавы называют сталями (если углерода менее 2,14%) или чугунами (при содержании углерода от 2,14% до 6, 67%).

В сталях углерод присутствует в виде цементита, а в чугунах в виде цементита (белый чугун) или графита (обыкновен­ный серый, ковкий и высокопрочный).

В структуре сталей и чугунов присутствуют также твердые растворы феррит и аустенит, механические смеси перлит и леде­бурит. Подробная характеристика этих фаз и структурных сос­тавляющих приведена в предыдущей лабораторной работе.

Углеродистые стали

Основой для определения структурных составляющих углеродистых сталей в равновесном состоянии (после полного отжига) является диаграмма состояния системы “железо-углерод”.

Микроструктура стали в равновесном состоянии зависит от содержания в ней углерода (рис. 7.1.).



а б



в г

Рис. 7.1. Микроструктура углеродистых сталей:

а – сталь 20; б – сталь 40; в – сталь У8; г – сталь У12

По количеству углерода стали делятся на доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные.

Доэвтектоидные стали – стали, содержащие от 0,02 до 0,80% углерода. Структура их состоит из феррита в виде светлых зерен и перлита (эвтектоидной механической смеси феррита и цементита) в виде мелких темных зерен. С повышением содержания углерода количество перлита пропорционально увеличивается, а феррита уменьшается.

По соотношению площадей, занимаемых в микроструктуре перлитом и ферритом, можно, пользуясь правилом рычага, приближенно определить содержание углерода в стали.

Пример: если перлит занимает примерно 25% площади шлифа, то содержание углерода будет



Доэвтектоидные сплавы с содержанием углерода до 0,02% называются техническим железом. Его структура состоит из феррита (при С=0,008%) или из феррита и третичного цементита (в сплавах с С=0,008 – 0,020%).

Механические свойства технического железа зависят от его чистоты и величины зерна и находятся в пределах: s_В=180 – 290 МПа; s_0,2 = 90 – 170 МПа; d = 30 –50%; KCU = 180 – 250 Дж/ см²; НВ = 45 – 80. Малоуглеродистые доэвтектоидные стали по ГОСТ 1050 – 78 применяются, главным образом, для цементируемых изделий машиностроения. Среднеуглеродистые (стали 30, 40, 50) в термически обработанном виде – для различных машиностроительных деталей.

Эвтектоидная сталь – сталь с содержанием углерода 0,8%, состоит из перлита. Механические свойства перлита зависят от степени измельченности цементита. Среднепластичный перлит имеет следующие механические свойства: d_В = 900 МПа; s_0,2 = 600 МПа; d = 15%; y = 30%; KCU = 20 Дж/ см²; НВ = 200.

Заэвтектоидные стали содержат 0,80 – 2,14% С. Структура – перлит и вторичный цементит, расположенный в виде тонкой светлой сетки (или цепочек светлых зерен) по границам зерен перлита. По площади вторичного цементита и площади перлита на шлифе можно определить примерное содержание углерода в стали.

Пример: если на поле шлифа вторичный цементит занимает примерно 10% площади, а перлит - 90%, то содержание углерода будет:



Эвтектоидные и заэвтектоидные углеродистые стали применяют для различных инструментов, предназначенных для механической обработки металлов, пластмасс, дерева и других материалов, измерительных и слесарных инструментов и др.

Чугуны.