Оборудование, технические средства, инструмент

При проведении лабораторной работы используются: металлографический микроскоп, настроенный на постоянное увеличение, диаграмма состояния Fe – Fe₃C, набор подготовленных микрошлифов сталей и белых чугунов с различным содержанием углерода в равновесном состоянии.

Порядок выполнения работы

1) Получить от преподавателя персональное задание для проведения анализа диаграммы Fe – Fе₃С (таблица 1).

2) Начертить в масштабе диаграмму состояния Fe – Fе₃С с указанием температур изотермических превращений и концентраций углерода в точках H, J, B, E, C, P, S, Q.

3) Указать фазы и структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния Fe – Fе₃С.

4) Провести анализ заданного сплава с построением кривой охлаждения от жидкого состояния до комнатной температуры.

5) Описать все превращения заданного сплава, происходящие в процессе охлаждения.

6) Используя правило отрезков, определить количественное соотношение структурных составляющих и концентрацию углерода в этих составляющих, согласно указанному варианту (таблица 1).

Контрольные вопросы

1) Что называется диаграммой состояния сплавов?

2) Какими особенностями обладает железо, как компонент?

3) Перечислите известные вам модификации железа.

4) Какая модификация железа обладает наибольшей пластичностью?

5) Какими особенностями обладает цементит, как компонент?

6) Назовите линию ликвидус. О чем она говорит?

7) Назовите линию солидус. О чем она говорит?

8) Чем является линия HJB ?

9) Чем является линия ECF ?

10)Чем является линия PSK ?

11)На что указывает линия AHN?

12)На что указывает линия NJESG?

13)На что указывает линия QPG?

14)На что указывает линия ES?

15)На что указывает линия PQ?

16)Сформулируйте правило для определения выделяющейся фазы

17)Что образуется в результате перитектической реакции?

18)Какова сущность перитектической реакции?

19)Что образуется в результате эвтектической реакции?

20)Какова сущность эвтектической реакции

21)Какова сущность эвтектоидной реакции?

22)Что образуется в результате эвтектоидной реакции?

23)Сформулируйте правило отрезков

24)Как можно определить состав фазы при заданной температуре?

25)Что называется вторичным цементитом

26)Что называется перлитом?

Задание

     Провести анализ диаграммы Fe – Fe₃C для сплава и определить количественное соотношение структурных составляющих и концентрацию углерода в этих составляющих в сплаве согласно номеру варианта (таблица 1).

Таблица 1 – Варианты задания

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5. ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ В РАВНОВЕСНОМ СОСТОЯНИИ.

Цель работы

Изучить стальную часть диаграммы состояния сплавов системы железо – цементит; изучить закономерности изменения свойств сталей в зависимости от концентрации углерода; изучить закономерности формирования структур в зависимости от концентрации углерода; усвоить принципы маркировки углеродистых сталей.

Предмет и содержание работы

Сталями называются железоуглеродистые сплавы с концентрацией углерода не более 2,14 %.

По своему составу стали могут быть или углеродистыми, или легированными. Углеродистыми называются такие стали, в составе которых, кроме железа и углерода, находятся так называемые постоянные примеси в следующем количестве:

марганец – от 0,5 до 0,8 % (в отдельных случаях до 1 %);

кремний – не более 0,35 %;

сера – до 0,050 %;

фосфор – до 0,050 %.

Характерные отличительные признаки углеродистых сталей по маркировке заключаются в следующем:

· в начале марки может стоять прописная буква А, со следующей за ней двухзначной цифрой и отсутствием каких-либо других символов, или прописная буква У, или в составе марки может находиться буквенный символ Ст, или марка может начинаться с двухзначной цифры, за которой или нет больше никаких символов, или может стоять одиночная прописная буква Г, или в конце марки может стоять прописная буква А, или прописная буква Л.

Например: А20; У8А; БСт3пс2; 40; 40Г; 20Л – всё это углеродистые стали.

Под равновесным состоянием стали подразумевается структура, которая образуется в результате медленного охлаждения (отжига).

В практике материаловедения изучение любого сплава начинается с изучения диаграммы состояния этого сплава. В данной работе нам потребуется диаграмма состояния сплавов системы Fe – Fe₃C, которая изображена на рисунке 1.

В соответствии с диаграммой состояния и концентрацией углерода все стали делятся на три группы:

Рисунок 1 – Диаграмма состояния Fe – Fe3C

- доэвтектоидные – стали с концентрацией углерода до 0,8 %; структура таких сталей при комнатной температуре состоит из феррита и перлита;

- эвтектоидные – стали с концентрацией углерода 0,8±0,1 %; их структура при комнатной температуре состоит преимущественно из перлита;

- заэвтектоидные – концентрация углерода в таких сталях от 0,8 до 2,14 %, и при комнатной температуре структура у этих сталей состоит из перлита и вторичного цементита.