практическая работа. Практика 3 Ануарбекова. Микроанализ чугунов
 Скачать 412.39 Kb.
|
МИКРОАНАЛИЗ ЧУГУНОВЦельработы: научиться определять вид чугуна по наблюдаемой микроструктуре, познакомиться с маркировкой и областью применения чугунов. Теория: Чугуном называют железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14% углерода. В зависимости от формы выделения углерода чугун подразделяют на белый, половинчатый и серый, цвет излома которых соответственно изменяется от матово-белого до пепельно-серого. В беломчугуне практически весь углерод находится в химически связанном состоянии в виде цементита, который и обуславливает белый цвет. Он получается при быстром охлаждении жидкого расплава. Микроструктура белы# чугунов для равновесных условий ха- рактеризуется правой частью диаграммы состояния Fe - Fe$C (рис. 10). У эвтектического белого чугуна с содержанием углерода 4,3 % микроструктура представлена ледебуритом (Л), образующимся при температуре 1147°С в результате эвтектической реакции (кристаллизации) и состоящим из цементита точки F (содержание углерода 6,67 %) и аустенита точки Е| (содержание углерода 2,14 %). При охлаждении доэвтектического белого чугуна из аустенита выделяется вторичный цементит, который сливается с эвтектическим цементитом. После полного охлаждения в результате эвтектоидного превращения аустенит переходит в перлит и белый чугун приобретает следующие структуры: доэвтектическийчуѐун (содержание углерода 2,14 - 4,3 %) имеет состав Перлит + Дементит (вторичный) + Ледебурит (перлит и цементит); эвтектическийчугун (содержание углкерода 4,3 %) - имеет состав Ледебурит (перлит и цементит); заэвтектическийчугун (содержание углерода 4,3 - 6,6 %) имеет состав Ледебурит (лерлит и цементит) + Цементит (пер- вичный).  На рисунке 14 представлена микроструктура белых чугунов.а б в Рис. 14. Микроструктура белых чугунов: (а) доэвтектический, (б) эвтектический и (в) заэвтектический Рассмотрим кривые охлаждения белых чугунов на части диаграммы железо - углерод (рис. 15).  Рис. 15. Часть диаграммы железо – углерод Кривая Iтипична для всех сплавов, содержащих углерод от 2,14 до 4,3 % (расположенных от точки Е до точки С). Кристаллизация зерен аустенита начинается в точке 1 и заканчивается в точке 2. При температуре 1147°С оставшееся жидкость претерпевает эвтектическое превращение. Между линиями ECF и PSK сплав имеет структуру А + ЦII + Л(А + Ц). При 727°С (линия PSK) происходит эвтектоидное превращение аустенита в перлит (феррит + цементит) и ниже этой температуры сплав будет иметь структуру П + ЦII + Л(П + Ц). При охлаждении сплаваII(содержание углерода 4,3 %) при температуре 1147°С (точка С) вся жидкость превращается в ледебурит, который с понижением температуры испытывает превращения, аналогичные сплаву I. В сплавах, содержащих углерод от 4,3 до 6,67 % (сплав III), в точке 1 начинается образование кристаллов цементита. В точке 2 происходит эвтектическое превращение. Между линиями ECF и PSK сплав имеет структуру ЦI + Л(А + Ц). При 727°С (линия PSK) происходит эвтектоидное превращение аустенита. Окончательная структура сплава ЦI + Л(П + Ц). В половинчатом чугунечасть углерода находится в виде графита, но при этом не менее- 2 % углерода присутствует в виде цементита. Серымичугуноминазывают чугуны, у которых весь углерод или большая его часть находится в виде графита, а в связанном состоянии (в форме цементита) углерода содержится не более 0,8 %. Большое количество графита обусловливает серый цвет излома таких чугунов. В зависимости от формы включений графита и условий его об- разования различают особенно серый,ковкийи высокопрочныйчугуны. Металлическая основа чугунов, в которой содержатся включения графита, очень сходна с микроструктурой сталей и в зависимости от количества связанного углерода (в виде цементита) может быть ферритной(Ссв = 0 %), ферритно-перлитной(Ссв < 0,8 %) и перлитной (Ссв = 0,8 %). Серый чугун. Пластинчатая структура графита образуется в результате сплава с повышением содержания кремния (рис. 16). Графитовые включения могут иметь различную толщину, протяженность и завихренность. Серый чугун содержит в среднем (3,2…3,5) % углерода, (1,9…2,5) Si и в зависимости от прочности делится на 10 марок. Марка чугуна складывается из букв СЧ (серый чугун) и числа, которое показывает предел прочности на разрыв (растяжение). Учитывая, что серый чугун плохо переносит ударные и растягивающие нагрузки, его используют для изготовления деталей, подвергающихся при эксплуатации сжимающим и, в худшем случае, изгибающим нагрузкам.  а б в Рис.16. Микроструктура серых чугунов: (а) ферритный, (б) ферритно-перлитный и (в) перлитный Из серого чугуна делают станины, базовые детали, зубчатые колеса, блоки и головки цилиндров для двигателей внутреннего сгорания, диски сцепления и многое другое. Высокопрочныйчугун.Шарообразная форма графита в чугуне образуется при модифицировании жидкого чугуна перед разливкой магнием в количестве 0,5 % к массе металла (рис. 17).  а б в Рис. 17. Микроструктура высокопрочных чугунов: (а) ферритный, (б) ферритно-перлитный и (в) перлитный Различают 9 марок высокопрочных чугунов, часть из которых приведена в таблице 1. Маркируются эти чугуны буквами ВЧ и двумя цифрами: первая показывает предел прочности на растяжение, а вторая - относительное удлинение. Высокопрочный чугун обладает хорошими механическими свойствами и во многом заменяет сталь. Из него отливают станины и рамы прессов, коленчатые валы массой до 3 тонн, трубы, валки прокатных станков, детали турбин. Изложницы, различные детали машин и станков. Высокопрочный чугун хорошо обрабатывается резанием и обладает удовлетворительной свариваемостью. Ковкий чугун. Получают отжигом белого чугуна в течение 15-20 часов при температуре (950…1000)°С с последующим медленным или относительно медленным охлаждением. В первом случае из разложившегося цементита образуется хлопьевидный графит отжига в металлической основе феррита (черносердечный - ферритный ковкий чугун), я во втором - хлопьевидный графит отжига в перлитной основе (светлосердечный - ковкий перлитный чугун). Микроструктуры ковких чугунов показаны на рис. 18.  а б в Рис. 18. Микроструктура ковких чугунов: (а) ферритный, (б) ферритно-перлитный и (в) перлитный Различают семь марок ковкого чугуна, маркируется буквами КЧ и двумя цифрами: первая показывает предел прочности на растяжение, вторая - относительное удлинение. По механическим характеристикам ковкий чугун находится между сталью и серым чугуном. Из него изготовляют картеры редукторов, корпуса подшипников, звездочки приводных: цепей и многое другое. Легированныйчугун.Эти чугуны наряду с обычными примесями содержат легирующие элементы: хром, никель, медь, молибден и др. Легируют, главным образом, серые чугуны, а в некоторых случаях и белые. Легирующие элементы улучшают механические свойства чугуна и придают ему особые физико-химические свойства. Из них делают коленчатые валы, детали компрессоров, поршни двигателей и другие детали. Например, чугуны с содержанием хрома 2% и никеля 1% идут на изготовление зубчатых колес, деталей автомобилей, дизелей, штампов, т.к. имеют высокую прочность. Широко применяют и белые легированные чугуны: высокохромистый износостойкий; чугун (ИЧХЗТД, ИЧХ28Н2), никель-хромистый чугун для отливок, подвергающихся абразивному износу. В таблице 2 представлены некоторые марки серых, ковких и высокопрочных чугунов. Таблица 2 - Маркировка чугунов
Вывод : научились определять вид чугуна по наблюдаемой микроструктуре, познакомиться с маркировкой и областью применения чугунов. Научиться самостоятельно производить микроанализ белых чугунов в равновесном состоянии. Изучала микроструктуры белых чугунов в равновесном состоянии. Литература: 1. ,Рахштадт , М., Металургия.19с. 2. , П .Материаловедение, .М.,Машиностроение,1980,405с 3., Кунявский работы по металловедению и термической обработке металлов. М.Машиностроение, 1981, 173с. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||