 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Теоретична частина. При кристалізації сплавів в наслідок впливу багатьох факторів утворюється кристалічна будова, де зерна по-різному орієнтовані і мають різну величину
|
Читайте также: |
При кристалізації сплавів в наслідок впливу багатьох факторів утворюється кристалічна будова, де зерна по-різному орієнтовані і мають різну величину. Вид, кількість та розміщення зерен у структурі, домішок нерівномірне і веде до появи дендритної ліквації. На структуру також впливає використана обробка виробу - гаряча чи холодна пластична деформація, зварювання, термічна або хіміко-термічна обробка. Все це значно діє на механічні, технологічні та експлуатаційні властивості сплавів. Тому дослідження структури сплавів - один з основних методів контролю їх якості.
Мікроструктурний аналіз - це дослідження будови металу за допомогою оптичних або електронних мікроскопів, при значному збільшенні. Під мікроструктурою розуміють форму розміри та характер взаємного розташування відповідних фаз в металах і сплавах. Фаза - це однорідна складова частина сплаву, що має однаковий склад, кристалічну будову і властивості та відокремлена від інших поверхнями розділу. Структурні складові сплаву це відокремлені частини сплаву, що мають однакову будову з характерними їм особливостями. Дослідження мікроструктури складається з виявлення числа, розмірів, форми, взаємного розташування і кількісного співвідношення фаз і структурних складових. При цьому можуть бути виявлені і макродефекти сплавів.
Мікроаналіз виконується на спеціальних зразках - мікрошліфах. Зразки сплаву шліфуються на різних номерах наждачного паперу, потім поліруються до дзеркального блиску. Це виконується для того, щоб всі точки досліджуваної поверхні знаходилися на рівній відстані від об'єктиву. Спочатку мік- рошліфи розглядають під мікроскопом в не травленому стані, з метою виявлення макроструктури, якості підготовки мікрошліфа. Під мікроскопом такий шліф має вид світлого круга, на якому можна помітити невеликих розмірів темні плямки (сірі чи чорні), а інколи жовтуватого кольору, це є сліди неметалевих включень, чи хімічної неоднорідності. Також можна виявити мікро пористість - дефект, який зустрічається частіше всього у виливках.
Після перегляду непротравленого мікрошліфу для виявлення мікроструктури шліф протравлюють. Частіше за все для протравлення використовують метод вибіркового розчинення фаз. При протравлюванні, внаслідок неоднакової стійкості границь зерен, різних фаз і структурних складових до хімічного розчинника, виявляється мікрорельєф.
Найбільш розповсюдженим протравлювачем є 5%-ний розчин Н№03 в етиловому спирті. Для протравлювання мікрошліф занурюють полірованою поверхнею в розчин вибраного розчинника і через певний час виймають, при цьому поверхня стає матовою. Шліф промивають водою, підсушують і далі використовують для аналізу.
Досліджуючи отриманий мікрошліф під мікроскопом спостерігають форму, розміри зерен, фази, домішки. По мікроструктурі сплавів, що мають дві і більше фаз, можна встановити кількісне співвідношення цих фаз, і по відомим залежностям визначити хімічний склад основних компонентів.
В даній роботі досліджується мікроструктура залізовуглецевих сплавів. В сталях та чавунах залежно від вмісту вуглецю існують як окремі фази так і сукупність декількох фаз. Основними фазами залізовуглецевих сплавів є тверді розчини (ферит, аустеніт), механічні суміші (перліт, ледебурит), хімічні сполуки (цементит) та графіт. На рисунку 1.1 представлені схеми мікроструктур сталі.
Рисунок 1.1. Схеми мікроструктури сталі:
а - феритної; б - ферито-перлітної; в - перлітної; г - перліто-цементитної.
Досліджуючи мікроструктуру можна з'ясувати кількісне відношення фазових складових структури, яке визначають по відліковій сітці окуляр- мікрометра. Для цього визначають дольові частини фаз у структурі по кількості їх зерен. Так якщо в мікроструктурі сталі позначити ферит через Х, а перліт через У то використовуючи кількісне відношення фаз можна визначити приблизний вміст вуглецю і твердість сталі по формулам: - вміст вуглецю в сталі:
де НВф - середня твердість фериту, НВф ~ 80...100; НВп – твердість перліту, НВп ~ 160...200; Х, У- кількісний вміст фаз, відповідно.
При дослідженні мікроструктури чавунів можна не тільки дослідити мікроструктуру (рис. 1.2), але й виявити форму графіту.
а б в
Рисунок 1.2. Схеми мікроструктури білого чавуну:
а - доевтектичного (перліт і ледебурит); б - евтектичного (ледебурит); в - за- евтектичного(ледебурит і цементит).
Конструкційні чавуни в структурі мають вільний графіт різної форми. Саме форма графіту визначає вид і властивості чавуну (рис.1.3). В сірому чавуні графіт має пластинчату форму, в ковкому - хлоп'євидний графіт; високоміцний чавун має кулясту форму графіту
а б в
Рисунок 1.3. Вид графіту в чавуні:а - пластинчатий; б - хлоп'євидний; в - кулястий.
Однак включення графіту в чавуні, порушуючи суцільність металевої матриці є концентраторами напружень, і тому негативно впливають на механічні властивості чавуну.
В таблиці 1.1 приведені усереднені показники механічних властивостей сталі 45, що має ферито-перлітну структуру, і чавунів з подібною основою і різною формою графітових включень.
| Сплав | Форма графіту | Границя міцності | Відновне видовження |
| Сталь 45 | - | ||
| Високоміцний чавун | куляста | ||
| Ковкий чавун | хлоп'євидна | ||
| Сірий чавун | пластинчата | 0,2 |
Таблиця 1.1 Порівняльні властивості сталі 45 і чавуну
З таблиці видно, що властивості чавуну в найменшій мірі знижує куляста форма графіту.
Хід роботи
1. Вивчити методику проведення мікроаналізу і структурні класи сталі і чавуну.
2. Для отриманих зразків мікрошліфів сталей провести мікроскопічний аналіз. Зарисувати мікроструктури сталі.
3. Набути навичок визначення основних структурних складових сталей та їх кількісного співвідношення.
4. Визначити по мікроструктурі вміст вуглецю та твердість сталі. Проаналізувати вплив вуглецю на кількість і співвідношення структурних складових сталі.
Результати досліджень мікроструктури та розрахунків занести в таблицю 1.2.
Таблиця 1.2. Результаті проведення мікроаналізу сталей.
| № зразка | Схема мікроструктури | Співвідношення структурних складових | Вміст вуглецю % | Твердість НВ |
5. Побудувати графік залежності твердості сталі від вмісту вуглецю.
6. Провести мікроскопічне дослідження структури зразків чавунів. Встановити форму графіту та параметр відношення максимального розміру включень до мінімального. Зарисувати досліджені мікроструктури чавунів. Дані занести в таблицю 1.3.
Таблиця 1.3. Результати проведення мікроаналізу чавунів
| № зразка | Схема мікроструктури | Форма графіту | Рmах Рmіn | Механічні властивості | |
| σТ.О | δ | ||||
7. Побудувати графічну залежність границі міцності і відносного видовження від параметра форми графіту, використовуючи дані таблиці 1.1.
8. Оформити звіт, зробити висновки.
9. Відповісти на контрольні запитання
Контрольні запитання
1. Як і з якою метою виконують аналіз мікроструктури сплавів?
2. В чом полягає мікроструктурний аналіз?
3. Як виявити мікроструктуру сплаву?
4. Назвіть і схематично змалюйте структури залізовуглецевих сплавів.
5. Як змінюються механічні властивості сталі залежно від вмісту вуглецю?
6. Яку форму може мати графіт в чавунах, і як їх поділяють за формою графіту?
7. Як впливає форма графіту на механічні властивості чавуну?
Поиск по сайту: