WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Министерство путей сообщения Российской Федерации

Департамент кадров и учебных заведений

САМАРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра строительных, дорожных машин и технологии

машиностроения

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ.

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ “Макро- и микроструктуры металлов и сплавов” для студентов электромеханического факультета Составитель: Лукоянчева Т.П.

Самара 2002 УДК 620. 22 Лукоянчева Т.П. Методические указания к выполнению лабораторных работ «Макро- и микроструктуры металлов и сплавов».– Самара: СамГАПС, 2002.- 32 с.

Утверждено на заседании кафедры 18 января 2002, протокол №5.

Печатается по решению редакционно-издательского совета академии.

Методические указания являются учебным пособием к лабораторным работам по изучению макро- и микроструктуры металлов и сплавов. Составлены в соответствии с программой курса “Материаловедение. Технология конструкционных материалов” для машиностроительных специальностей высших учебных заведений и предназначены для самостоятельной подготовки студентов к выполнению лабораторных работ.

Работая в соответствии с указаниями, студенты знакомятся с основами макро- и микроанализов, методикой изготовления шлифов и особенностями структуры сплавов для установления зависимости свойств от состава, строения и соотношения фаз в металлах и сплавах. По результатам выполненных исследований составляются отчеты. Контроль знаний студентов осуществляется путем собеседования по основным вопросам изучаемых тем.

Составитель к.т.н., доцент Лукоянчева Татьяна Павловна Рецензенты: д.т.н., проф. Коренькова С.Ф. (СамГАСА);

к.т.н., проф. Сеськин И.Е. (СамГАПС) Редактор И.М.Егорова Подписано в печать 27.08.2002 г. Формат 60х Бумага писчая. Усл. п.л. Тираж 100 экз. Заказ № © Самарская государственная академия путей сообщения,

СОДЕРЖАНИЕ

Краткие теоретические сведения

Лабораторная работа № Макроисследование металлов и сплавов




Лабораторная работа № Микроисследование металлов и сплавов

Лабораторная работа № Микроструктура углеродистых сталей в равновесном состоянии

Лабораторная работа № Микроисследование чугунов

Лабораторная работа № Микроструктура легированных сталей и сплавов

Лабораторная работа № Микроструктура цветных металлов и сплавов

Библиографический список

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Металлы и сплавы при одном и том же химическом составе в зависимости от применяемых методов формообразования деталей и режимов термической и термомеханической обработки могут иметь различное структурное строение, которое определяет их физико - механические свойства. При рассмотрении структуры различают: макроструктуру, видимую невооруженным глазом или через лупу на изломах или на соответствующим образом подготовленных образцах (макрошлифах), и микроструктуру, видимую при больших увеличениях металлографическими, оптическими, рентгеновскими или электронными микроскопами на микрошлифах. Методы определения особенностей макро- и микроструктуры металлов и сплавов стандартизированы [3 - 10].

Дефекты металлов – отклонения от предусмотренного техническими условиями качества металла по химическому составу, структуре, сплошности, состоянию поверхности, механическим и другим характеристикам. Дефекты металлов возникают из-за несовершенства или нарушения технологий при всех видах формообразования поверхностей: получение отливок, при обработке давлением, при термической, химико-термической, электрохимической и механической обработках, при сварке, пайке и др.

Некоторые дефекты металлов можно частично или полностью устранить на последующих стадиях производства – корректированием технологических процессов или дополнительной обработкой.

Дефекты металлов, допустимые для одних условий работы, могут быть недопустимы для других. Риски от обработки поверхности резцом допустимы для статически нагруженной детали и недопустимы для детали, подверженной циклическим нагрузкам, так как они служат очагами возникновения усталостных трещин. Дефектоскопия – способ выявления дефектов металлов без разрушения.

Дефекты отливок – отдельные несоответствия отливок установленным требованиям. По существующей классификации различают скрытые, явные, критические, значительные, малозначительные, устранимые и неустранимые дефекты отливок. Критическими считаются такие дефекты отливок, при наличии которых использование продукции по назначению практически невозможно или недопустимо. Основные дефекты отливок: неметаллические включения, шлаковины, усадочная пористость, раковины, газовая пористость, ликвации (дендритная и зональная).

Дефекты, получаемые при обработке давлением: расслоения, заковы, закаты, волосовины, флокены и т.д.

Дефекты при сварке подразделяются на наружные, внутренние и сквозные:

непровар, трещины в сварном шве и на свариваемых деталях, прожог, наплывы, подрезы, поры, шлаковые и металлические включения, свищи.

Дефекты после термической, химико-термической и др. обработок: трещины, прижоги, обезуглероживание и др.

МАКРОИССЛЕДОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ





Цель работы. Ознакомление с методикой приготовления макрошлифов и освоение методов выявления макроскопического строения и дефектов стали.

Оборудование, инструмент, образцы, реактивы: шлифовальный станок, фарфоровая чашка, щипы, бинокулярный микроскоп, лупа, реактив для травления (хлористая медь CuCl2 85 г + хлористый амоний NH4Cl 53 г + вода H2O 1000 мл – реактив Гейне), 5%-ный раствор серной кислоты, фиксатор (тиосульфат натрия), глянцевая бромсеребряная бумага, фильтровальная бумага, вата, образцы сплавов.

Излом – поверхность, образующаяся после разрушения образца или изделия.

Различают изломы хрупкий (например, у керамики, закаленных сталей); вязкий со следами местной пластической деформации на поверхности излома; усталостный – после разрушения в результате многократного нагружения. Анализ и правильное “чтение” изломов играют важную роль при установлении причин аварий и поломок.

Макроскопический анализ структуры изломов называется фрактографией.

По виду излома можно судить о величине зерна металла или сплава, наличии перегрева, причине разрушения (усталостный излом), о наличии расслоения, рыхлости и др. Изломы бывают кристаллические (зернистые), волокнистые и смешанные, продольные и поперечные.

Вязкий (волокнистый) излом обычно наблюдается после пластической деформации образца с появлением шейки перед разрушением. Волокнистый излом имеет место в отожженных доэвтектоидных сталях, а также в сталях, улучшенных термической обработкой (закалка полная, отпуск высокий). Вязкие изломы не имеют кристаллического блеска, характеризуют доброкачественную структуру металла (рис.1,а).

Хрупкие (кристаллические) изломы. Хрупкому разрушению подвержены закаленные стали, поверхности изломов состоят из множества блестящих площадок.

Различают следующие разновидности хрупких изломов: транскристаллический (проходит по телу зерна), межкристаллический (интеркристаллический), крупнозернистый (грубозернистый, крупнокристаллический), мелкозернистый (мелкокристаллический), нафталинистый, камневидный, шиферный, черный, усталостный.

Нафталинистый - транскристаллический излом, по внешнему виду напоминающий блеск нафталина, встречается у быстрорежущих сталей при нарушении режима термической обработки.

Камневидный излом - межкристаллический, имеющий крупнозернистое строение, появляется в сталях в процессе перегрева при горячей механической обработке, признак недоброкачественности структуры.

Шиферный (слоистый) излом - характеризуется древовидным расположением волокон в продольных изломах стали. Встречается в среднеуглеродистых сталях, загрязненных неметаллическими включениями и перенасыщенных газами.

Черный излом является следствием выделения графита из сталей с высоким содержанием углерода и кремния после длительного отжига при низких температурах или закалки с отпуском при температуре 700°С.

Рис.1. Строение вязкого (а), хрупкого (б) и усталостного (в) изломов Усталостный излом встречается в деталях, работавших при циклических нагрузках (рельсы, оси, валы, шестерни, штоки, клапанные пружины и др.). На изломе поверхности разграничиваются на очаг разрушения (риски, забоины, трещины, неметаллические, газовое включения), зону постепенного развития усталостной трещины и зону излома. Усталостная трещина, развиваясь, постепенно ослабляет поперечное сечение детали. He пораженное трещиной сечение не может противодействовать нагрузке на деталь и разрушается. Зона излома может иметь признаки или хрупкого, или вязкого разрушения (рис.1,в).

Излом с закалочной трещиной имеет два характерных участка: темный окисленная поверхность закалочной трещины и светлый - мелкозернистый хрупкий излом. Закалочная трещина возникает при чрезмерно высокой скорости охлаждения стали. Образование поперечной закалочной трещины в рельсе связано с местным нагревом рельс до закалочной температуры при буксовании колеса локомотива и последующим очень быстрым отводом тепла.

Нагревание буксы вызывает излом шейки оси (рис.2). В сечении излома отломившейся части выделяются следующие слои: 1 слой – основной металл, 2 слой имеет крупнозернистую структуру и явные следы скручивания металла, 3 слой – “сердцевина”, более темная по цвету.

в результате нагревания буксы а – отломившаяся часть; б – оставшаяся часть Исследование на макрошлифах с применением реактивов проводят с целью выявления направления волокон в детали, определения места наплавки после ремонта деталей, равномерности распределения углерода, серы, фосфора в сечении, выявления пор, раковин, трещин и других дефектов, а в сварных соединениях - исследуются особенности структуры сварного шва.

Макрошлиф - это образец, одна поверхность которого специально подготавливается для проведения исследований.

На рис.3 показана макроструктура болта с правильным (рис.3, б) и неправильным (рис.3, а) расположением волокон в детали. Волокна болта, изготовленного ковкой с высадкой, соответствуют его конфигурации. Волокна болта, выточенного из заготовки, расположены параллельно его оси, что влечет за собой резкое снижение ударной вязкости в месте перехода от головки к стержню.

Химическая неоднородность стали может быть выявлена наиболее наглядно только при помощи макроанализа, так как общий химический состав стали дает представление лишь о среднем количественном содержании элементов, входящих в металл, но не характеризует распределения их по сечению.

Выявление общей ликвации углерода, фосфора производят травлением шлифованной поверхности реактивом Гейне. На продольных макрошлифах наблюдаются темные полосы в виде волокон - это ликвационные зоны, обогащенные углеродом и фосфором (рис.4). На поперечных шлифах волокон нет.

Рис 3. Макроструктура болта, изготовленного резанием (а) болт (а) с небольшим и болт (б) с большим содержанием углерода и фосфора Ликвацию серы определяют методом серного отпечатка на фотобумаге (по Бауману). По результатам исследований отмечается, как распределена (равномерно или неравномерно) сера по сечению детали. Неравномерное распределение серы ускоряет разрушение металла в процессе эксплуатации.

Качество сварных соединений определяется различными методами макроанализа. Визуальный осмотр сварных швов позволяет вскрыть отклонения в размерах и форме сварного шва. Дендритное строение сварного швa, зону термического влияния, мелкие трещины и поры обычно выявляют при травлении исследуемых поверхностей сварного шва реактивом Гейне (рис.5).

шов (а), участок перегрева (б), участок мелкого зерна (в), 1. Подготовить макрошлифы. Одна поверхность образца шлифуется наждачной бумагой различных номеров в последовательности от более крупного до более мелкого № 220 – 320. При этом водят по шлифу бумагой, а не наоборот.

Подготовленную поверхность протирают ватой, смоченной спиртом для обезжиривания перед травлением. Травление макрошлифа производят крепкими и сильнодействующими реактивами.

2. Выявить в темплетах трещины, поры, раковины глубоким травлением подогретым до 60 – 70 оС водным раствором соляной кислоты (по 50 см3 HCl и H2O). Время травления 10-45 мин. Поверхность после травления промыть, обработать 15% раствором азотной кислоты и просушить. Выявленные видимые дефекты зарисовать. Этим методом выявляют и направления в расположении волокон.

3. Выявить ликвацию серы, применяя метод Баумана, на двух образцах. Листы фотобумаги, замоченные в 5% растворе серной кислоты наложить на подготовленную поверхность эмульсионной стороной (не допускать сдвига и поглаживанием удалять выделяющийся газ), выдержать 3-4 минуты. Бумагу промыть, зафиксировать отпечаток, выдержав в течение 20-30 мин в 20% растворе гипосульфита, после чего снова промыть и просушить.

4. Выявить ликвацию углерода, фосфора травлением отшлифованной поверхности в реактиве, состоящем из 85 г хлорной меди и 53 г хлористого аммония в 1000 см воды. Образец подготовленной поверхностью погрузить в реактив и выдержать 1-2 мин. Образовавшийся на поверхности слой меди смыть струей воды, макрошлиф протереть мокрой ватой и просушить. Темные (глубоко протравленные) участки характеризуют распределение углерода, фосфора.

5. Рассмотреть, зарисовать поверхность изломов образцов и охарактеризовать их по размеру зерна (мелкозернистая, крупнозернистая структура) и другим основным признакам.

цель работы; краткие сведения из теории макроанализа; зарисовки изломов;

зарисовки характера общей ликвации и направления волокон; отпечаток на фотобумаге характера распределения серы; ликвации углерода, фосфора; зарисовки макрошлифа сварного соединения, поверхности изломов; выводы по результатам анализов.

1. Макроскопический анализ и его цель.

2. Виды макроанализа.

3. Как готовят макрошлиф?

4. Как выявляют дефекты, нарушающие сплошность детали?

5. Как выявляют ликвацию серы?

6. Как выявляют ликвацию углерода, фосфора?

7. Макроструктура сварного соединения.

8. Виды изломов.

9. Причины, вызывающие возникновение усталостных изломов.

МИКРОИССЛЕДОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Цель работы. Освоение техники изготовления микрошлифов. Изучение устройства металлографического оптического микроскопа и приобретение навыков изучения особенностей микроструктуры металлов и сплавов.

Оборудование, материалы, реактивы: металлографический микроскоп, шлифовальный и полировальные станки, реактивы для травления, фарфоровая чашка, щипцы, спирт, вата, фильтровальная бумага, образцы для изготовления микрошлифов и микрошлифы.

Микроанализ - изучение структуры металла путем просмотра малых (микроскопических) участков его поверхности при больших увеличениях (100-2000 и более раз) с помощью металлографического микроскопа. Поверхность образца, подготовленная для исследования под микроскопом, называется микрошлифом.

Картина строения металла, выявленная микроанализом, называется микроструктурой.

Световой микроскоп (рис.6) позволяет изучать и различать кристаллы размером до 0,2 мкм, обнаружить структурные изменения под влиянием различных видов обработки; выявить микропороки; обнаружить неметаллические включения.

Рис.6. Оптическая схема металлографического микроскопа:

1 - источник света; 2 - призмы; 3 - объектив; 4 - микрошлиф; 5 - столик ;

Общее увеличение, которое дает микроскоп, Vобщ определяется двумя оптическими системами: объективом Voб и окуляром Vок:

Увеличение окуляра меньше, чем объектива, и подбирается таким образом, чтобы можно было достаточно четко рассмотреть изображения.

На зеркальной поверхности нетравленного микрошлифа можно наблюдать только микротрещины, микропоры и неметаллические включения (сульфиды, оксиды, графит в сером, ковком и высокопрочном чугуне). Форма, количество и характер распределения включений оказывают влияние на свойства металла (рис.7).

Рис.7. Микроструктура стали (а) и серого чугуна (б) до травления:

Травление шлифа производится слабыми растворами кислот в спирте.

Структура выявляется при травлении вследствие следующих особенностей строения металла: границы между зернами с большим количеством дефектов решетки разъедаются больше, чем зерна, и поэтому образуют линии, разделяющие зерна;

различно ориентированные по отношению к поверхности шлифа зерна травятся неодинаково вследствие анизотропии, различной сопротивляемости химическому воздействию травителя, химического состава структурных элементов.

При освещении микрошлифа слабо травленные участки отразят больше лучей света в поле зрения микроскопа и будут казаться светлыми, а участки, протравившиеся сильно, отразят, вследствие рассеивания света, меньше лучей и в поле зрения микроскопа будут казаться темными (рис.8). На разнице в состоянии поверхности и количестве отраженных лучей и основано выявление особенностей структуры сплава.

а - чистого металла или однофазного сплава; б – двухфазного сплава 1. Приготовить микрошлиф. Поверхность образца небольшого размера шлифуют и полируют. Шлифование производят металлографической бумагой с крупным (№№ 60-70) и мелким зерном (№№ 220-240). В процессе шлифования образец периодически поворачивается на 90°. Смывают частицы абразива водой и подвергают полированию на круге суспензиями из оксидов металла (Fе3O4, Сr2O3, Аl2О3).

Полирование можно производить пастой ГОИ. Для полировки паста наносится на материал, натягиваемый на стекло (при ручной обработке шлифа). После достижения зеркального блеска, поверхность шлифа промывают водой, спиртом и просушивают фильтровальной бумагой.

2. Реактивы для травления стали и чугуна – 5 % раствор азотной кислоты в этиловом спирте (реактив Ржешотарского), алюминиевых сплавов – 0,5 % раствор фтористой кислоты в воде. Травление осуществлять погружением в раствор (на несколько секунд). После травления поверхность промывают водой, спиртом и сушат с помощью фильтровальной бумаги.

3. Изучить оптическую схему микроскопа.

4. Исследовать поверхность микрошлифа при увеличении микроскопа в 100 и раз; зарисовать и описать состояние поверхности до и после травления чистого металла, однофазного и двухфазного сплавов.

цель работы; краткие сведения из теории микроанализа; зарисовку и описание принципиальной схемы оптической системы микроскопа; зарисовки и описания особенностей микроструктур, выявленных на нетравленных и травленных микрошлифах.

1. Что такое микроструктура металлов и сплавов?

2. С какой целью применяют микроскопический анализ?

3. Что можно выявить, исследуя микроструктуру металла, если микрошлиф не травлен?

4. Назначение микрошлифа и порядок его приготовления.

5. Что выявляется травлением микрошлифа?

6. Как выявляются границы зерен и границы фаз?

МИКРОСТРУКТУРА УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ В РАВНОВЕСНОМ

СОСТОЯНИИ

Цель работы. Ознакомиться с микроструктурой углеродистых сталей, освоить метод ориентировочного определения содержания углерода в стали по ее микроструктуре, установить связь структуры и свойств сталей с диаграммой Fe – Fe3C.

Оборудование и материалы: металлографический микроскоп, настроенный на постоянное увеличение, диаграмма состояния Fe – Fe3C, набор подготовленных микрошлифов технического железа и углеродистых сталей с различным содержанием углерода в равновесном состоянии.

Стали в отожженном состоянии состоят из феррита, цементита, перлита.

Феррит - твердый раствор внедрения углерода в Fe, пластичен ( = 45%), НВ = 7080; цементит - химическое соединение железа с углеродом Fe3C, хрупкая фаза с НВ=800; перлит - механическая смесь кристаллов феррита и цементита, по форме кристаллов различают перлит зернистый и пластинчатый, НВ=160-260, последний тверже. Структура стали в отожженном состоянии определяется содержанием в ней углерода и характеризуется нижней левой частью диаграммы состояний железо-цементит.

Микроструктура технического железа (С 0,02%) - это феррит с незначительным количеством третичного цементита, который обычно располагается по границам зерен основной фазы (рис.9).

Структура доэвтектоидной стали (0,02С0,8%) после отжига представлена ферритом и перлитом. Фазы в поле микроскопа имеют разную окраску: феррит – светлую, а перлит - темную (рис.10).

Рис.10. Схема микроструктуры доэвтектоидной и эвтектоидной стали:

а - углерода С=0,2% ; б - углерода С= 0,6%, в - перлит пластинчатый;

С увеличением в стали содержания углерода количество перлитной фазы будет возрастать (рис. 10, а, б), при этом прочность и твердость стали повышаются, а пластичность уменьшается, т.к. в состав перлита входит очень твердая цементитная фаза.

Соотношение площадей структурных составляющих доэвтектоидных сталей с достаточной точностью определяет содержание в них углерода (табл. 1.).

Структура эвтектоидной стали (С = 0,8%) после отжига состоит полностью из перлита, который в зависимости от термической обработки может быть пластинчатым (рис. 10, в) или зернистым (рис. 10, г). Твердость и предел прочности на растяжение эвтектоидной стали выше, чем доэвтектоидной, а пластичность ниже.

Структура заэвтектоидной стали (С0,8%) состоит из перлита и вторичного цементита. В зависимости от вида термической обработки вторичный цементит может наблюдаться на микрошлифе в виде светлых, небольших по величине зерен, либо в виде светлой сетки по границам зерен перлита (рис.11). Количество вторичного цементита в структуре заэвтектоидной стали невелико и увеличивается с увеличением содержания углерода в ней. Наличие в структуре стали цементита приводит к значительному повышению ее твердости и снижению пластичности по сравнению с эвтектоидной сталью.

Рис.11. Схема микроструктуры заэвтектоидной стали с I,2%C:

а – перлит пластинчатый и сетка цементита; б - зернистый перлит Величина зерна стали - один из важнейших факторов, влияющих на ее свойства. Стали, имеющие мелкие зерна, обычно обладают более высокими механическими свойствами, особенно пластичностью и вязкостью при обычной температуре. С укрупнением зерна понижается ударная вязкость, твердость и другие свойства стали. Величина зерен стали характеризуется соответствующим номером зерна стандартной шкалы ГОСТ 5639 [6].

1. Начертить стальной уголок диаграммы Fe – Fe3C (метастабильное состояние), построить кривую охлаждения сталей и описать превращения, происходящие при охлаждении сталей с различным содержанием углерода от температур, лежащих выше линии ликвидус.

2. Установить подготовленные микрошлифы с разным содержанием углерода на предметный столик металлографического микроскопа, настроенного на заданное увеличение. Настроить микроскоп с помощью макро- и микровинтов и, перемещая предметный столик, рассмотреть различные поверхности микрошлифа. Выбрать область с наиболее четко выраженной микроструктурой и зарисовать ее.

3. Определить, к какой группе относится каждый образец. Зарисовать схемы микроструктур рассмотренных образцов при увеличениях 100 и 500. Определить размер зерен сталей по измельченности пластинчатого перлита.

4. Изучить микроструктуру отожженных образцов, относящихся к различным группам сталей: доэвтектоидных, эвтектоидной с зернистым и пластинчатым перлитом и заэвтектоидных.

5. В исследуемых доэвтектоидных сталях определить площадь, занимаемую перлитом. Подсчитать примерное содержание углерода и установить зависимость основных механических свойств (НВ, в, ) от содержания углерода и соотношения фаз: феррита и перлита.

Результаты испытаний оформить в виде табл.2.

Зависимость свойств доэвтектоидных сталей от химического состава 6. Изучаемый образец рассматривают под микроскопом с увеличением 100. Сопоставляют наблюдаемый размер зерен со стандартной шкалой и определяют, какому номеру стандартной шкалы соответствуют зерна в образце. Стали с зернами №1-4 считаются крупнозернистыми, а с №5-8 - мелкозернистыми.

цель работы; стальной уголок диаграммы железо-цементит с указанием названия структур; схемы микроструктур образцов с указанием увеличения;

технические характеристики стали: доэвтектоидной, эвтектоидной или заэвтектоидной; величины зерен по стандартной шкале; вывод по результатам исследований.

1. Назовите структурные составляющие доэвтектоидных сталей.

2. Разновидности перлита и особенности свойств.

3. Назовите структурные составляющие заэвтектоидных сталей?

4. Отличаются ли по структуре в равновесном состоянии стали 40 и 60?

5. Сколько углерода содержится в техническом железе и какова его 6. Как изменяются механические свойства доэвтектоидных углеродистых сталей в равновесном состоянии в зависимости от состава и структуры?

7. Как изменяются механические свойства заэвтектоидных углеродистых сталей в равновесном состоянии в зависимости от состава и структуры?

МИКРОИССЛЕДОВАНИЕ ЧУГУНОВ

Цель работы. Изучить особенности микроструктуры белых, серых, высокопрочных и ковких чугунов, установить зависимость свойств от состава и структуры.

Оборудование и материалы: металлографический микроскоп, диаграмма состояния Fe – Fe3C, структурные диаграммы чугунов в зависимости от содержания углерода и кремния и толщины стенок отливок, комплекты микрошлифов чугунов нетравленных и травленных.

Железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2% углерода и постоянные примеси (Si, Mn, P, S), называются чугунами. Углерод в структуре чугунов может находиться в химически связанном состоянии в виде цементита (Fe3C) и в свободном состоянии в виде графита. Чугуны подразделяются в зависимости от степени графитизации, обусловливающей вид излома, на серый, белый и половинчатый (или отбеленный); в зависимости от формы включений графита – на чугуны с пластинчатым, шаровидным (ВЧ), вермикулярным и хлопьевидным (КЧ) графитом; в зависимости от характера металлической основы – на перлитный, ферритный, перлито-ферритный, аустенитный, бейнитный и мертенситный; по назначению – на конструкционный и со специальными свойствами; по химическому составу – на легированный и нелегированный.

Белые чугуны. В них весь углерод находится в химически связанном состоянии, при нормальной температуре состоят из перлита и цементита. Свое название чугун получил по матово-белому цвету излома. Образуется при быстром охлаждении сплава. В соответствии с диаграммой Fe – Fe3C белые чугуны могут быть доэвтектические (С 4,3%), эвтектический (С = 4,3%) и заэвтектические (С 4,3%).

а - доэвтектического; б - эвтектического; в – заэвтектического Структура доэвтектического чугуна при комнатной температуре состоит из перлита (П), ледебурита (Л) и цементита вторичного (ЦII). Темные большие участки на микрошлифе - перлит. Участки с точечными темными вкраплениями - ледебурит.

Вторичный цементит сливается с цементитом ледебурита - это светлые включения (рис. 12, а). Структура эвтектического белого чугуна представлена ледебуритом (рис.12, б). Структура заэвтектического белого чугуна при комнатной температуре состоит из ледебурита и цементита первичного (ЦI) (рис.12, в).

Характерной особенностью структуры белых чугунов является наличие в них твердых и малопластичных составляющих: ледебурита и цементита. Белые чугуны имеют высокую твердость, плохо обрабатываются резанием.

Серые чугуны. В сером чугуне углерод находится и в свободном состоянии в виде графита и, частично, в химически связанном состоянии в виде цементита перлитной фазы. Свое название получил по виду излома, который имеет серый цвет.

Структура серого чугуна при получении отливок формируется в процессе медленного охлаждения, поэтому цементит, будучи при высоких температурах неустойчивым химическим соединением, распадается с образованием графита. Fe3C Fe(C) + C (графит) при температуре выше линии PSK и Fe3C Fe(C) + C (графит) при температурах ниже линии РSК. Графит имеет форму пластин (рис.13). Чем больше скорость охлаждения, тем в меньшей степени успевает произойти процесс графитизации. По степени графитизации различают несколько видов серых чугунов:

перлитный, перлито-ферритный и ферритный.

В структуре серых чугунов имеется фосфидная эвтектика, сернистые включения, шлаки, песчинки, поры и др. Фосфор в количестве 0,3% растворяется в феррите. При большей концентрации он образует с железом и углеродом тройную "фосфидную" эвтектику c низкой температурой плавления (950°С), что увеличивает жидкотекучесть чугуна, но высокую твердость и хрупкость после кристаллизации.

Повышенное содержание фосфора допускается в отливках с высокой износостойкостью.

Перлитный чугун состоит из перлита и графита (Гр). Основное серое поле пластинчатый перлит, темные и крупные прожилки - пластинчатый графит (рис.13, а).

Перлито-ферритный чугун (рис.13, б) имеет в структуре перлит, феррит и графит. Серый фон в поле микрошлифа - перлит, светлый - феррит и темные прожилки - графит.

Ферритный чугун (рис.13, в) имеет в структуре феррит и графит. Светлое поле - феррит, темные крупные прожилки - графит.

Таким образом структура серого чугуна представляет собой стальную основу, пронизанную графитовыми включениями. Прочность графита по сравнению с металлической основой ничтожна, его присутствие в чугуне равносильно пустоте. Наличие графита снижает механические свойства чугуна, но повышает его износоустойчивость и способность поглощать вибрации.

Модифицированный серый чугун. Отличается от серых чугунов размером, формой, распределением в структуре графитовых включений. Получают его из серого чугуна с пониженным содержанием углерода, добавляя в расплав модификаторы:

ферросилиций, алюминий, силикокальций, магний и др. Модификаторы способствуют получению мелких изолированных и равномерно распределенных включений графита. Кроме того, они способствуют устранению отбела чугуна и получению перлитной однородной металлической основы. Перлитный модифицированный чугун обладает повышенной прочностью и износостойкостью, хорошо обрабатывается резанием. Свойства его меньше зависят от толщины стенок отливки. Чугун обладает высокой теплостойкостью и его рекомендуют применять для деталей топок и паровых котлов.

Ковкий чугун. Получается в результате отжига отливок белого чугуна. В процессе отжига цементит, входящий в структуру белого чугуна, распадается на феррит и графит хлопьевидной формы (рис.14, а, б). В зависимости от строения металлической основы различают перлитный, перлито-ферритный и ферритный ковкий чугуны. Ферритный ковкий чугун получают из чугуна белого с содержанием углерода не более 2,5%, а перлитный - из белого чугуна, в котором углерода не более 3,2%.

Рис.14. Схемы микроструктур ковких и высокопрочного чугунов:

Хлопьевидная форма графита обеспечивает некоторое повышение пластических свойств чугуна. Такой чугун более стоек при ударах и изгибе, чем серый.

Ферритный ковкий чугун применяют для изготовления головок соединительных рукавов воздушной тормозной магистрали, корпусов вентилей кранов, соединительных муфт и др.

Высокопрочные чугуны имеют те же типы структур, что и ковкие, но графит в них имеет шаровидную форму (рис.14, в). Шаровидная форма графита обеспечивает наибольшую прочность для той или иной металлической основы чугуна. Получают путем добавления в жидкий серый чугун небольшого количества магния и ферросилиция. Такой чугун отличается хорошей износостойкостью, антифрикционностью и является хорошим заменителем литой стали, ковкого чугуна, сплавов цветных металлов для изготовления коленчатых валов и шатунов двигателей внутреннего сгорания.

Легированные чугуны получают введением в процессе выплавки в состав чугуна (чаще серого) никеля, хрома, марганца, ванадия, титана, меди и других легирующих элементов, которые способствуют измельчению перлита и графита в его структуре. Низколегированные чугуны имеют перлитную или бейнитную структуру матрицы, среднелегированные - мартенситную, высоколегированные - аустенитную или ферритную. По основному легирующему элементу различают хромистые, никелевые, алюминиевые и другие легированные чугуны. Легированием достигается улучшение прочностных и эксплуатационных характеристик чугуна и особых свойств:

износостойкости, жаропрочности, коррозионной стойкости, немагнитности и др.

1. Начертить правую часть (чугунный участок) диаграммы состояния Fe – Fe3C и обозначить стабильное равновесие Fe – C пунктирными линиями. Описать процессы превращений из жидкого расплава, происходящее при охлаждении белых чугунов с различными содержаниями углерода.

2. Подготовленный микрошлиф установить на предметный столик металлографического микроскопа. Настроить резкость с помощью макро-, а затем микровинта. Рассмотреть различные поверхности микрошлифа, выбрать и зарисовать поверхность с наиболее четко выраженной 3. В исследуемых микрошлифах белого, серого, высокопрочного и ковкого чугунов определить (приблизительно) содержание связанного углерода по количеству перлитной фазы. Результаты исследования занести в табл. 3..

4. Сделать заключение о зависимости свойств чугунов от формы графитовых включений и фазового состава металлической основы цель работы; рисунки микроструктур чугунов с описаниями особенностей;

структурные диаграммы чугунов.

1. Какой углерод называется свободным и химически связанным?

2. В чем принципиальное отличие между белым и серым чугунами?

3. Основные формы графитовых включений и в каких чугунах они встречаются?

4. Виды металлических основ в серых, ковких и высокопрочных чугунах.

5. Маркировка серых, ковких и высокопрочных чугунов.

6. Основные структурные составляющие белых чугунов.

7. Фосфидная эвтектика чугунов, влияние на свойства.

8. Графит какой формы менее всего ослабляет металлическую основу чугуна?

9. Способы получения серого и высоко прочного чугунов.

10.При каких условиях образуется хлопьевидный графит в ковком чугуне?

11.Какие преимущества имеют чугуны перед сталями?

МИКРОСТРУКТУРА ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ

Цель работы. Ознакомиться с особенностями микроструктуры и основными техническими характеристиками легированных сталей и сплавов различного назначения.

Оборудование и материалы: металлографический микроскоп, наборы микрошлифов легированных сталей различного назначения, диаграммы состояния сплавов с открытой и замкнутой - областью.

Легированная сталь помимо обычных примесей содержит и др. (легирующие) элементы, либо Si и Mn в повышенном против обычного количестве. При суммарном содержании легирующих элементов до 2% сталь является низколегированной, от 2 до 10% - среднелегированной, более 10% - высоколегированной. В качестве легирующих элементов наибольшее применение получили Cr, Ni, Mo, W, V, Mn, Ti. Сталь может быть легирована одним, двумя, несколькими элементами. Соответственно легированные стали называются хромистой, хромоникелевой и т.д.

По структуре легированные стали делятся на пять классов: перлитный, мартенситный, ферритный, аустенитный и карбидный.

К перлитному классу относятся низколегированные стали, в которых после нормализации образуется перлитная (сорбитная, трооститная) структура. К мартенситному - среднелегированные стали, наличие легирующих элементов в которых обеспечивает при нормализации образование мартенситной структуры.

К аустенитному - высоколегированные стали, в которых при нормализации не происходит превращение аустенита, и он полностью сохраняется в стали при комнатной температуре.

К ферритным - стали, легированные значительным количеством элементов, расширяющих область - твердого раствора (феррита). Такие стали не испытывают аллотропических превращений и при любых температурах находятся в состоянии твердого раствора.

К карбидному классу относятся в основном инструментальные стали с большим содержанием карбидообразующих элементов (Cr, W, MO, TI). Структура сталей этого класса состоит из перлитной, мартенситной или аустенитной основы и большого количества карбидов.

Основные структурные составляющие легированных сталей - легированный феррит, легированный аустенит, легированный цементит и специальные карбиды.

Легированный феррит представляет собой твердый раствор легирующих элементов в -железе (феррите) и отличается от обычного феррита тем, что в его кристаллической решетке атомы железа частично замещены атомами легирующего элемента. Под микроскопом легированный феррит ничем не отличается от феррита углеродистой стали.

Легированный аустенит представляет собой твердый раствор легирующих элементов в -железе. Oн наблюдается под микроскопом в виде однородных зерен, часто с наличием линии сдвига или двойников.

Легированный цементит представляет собой раствор легирующих элементов в карбиде железа Fе3С и отличается от цементита железа углеродистых сталей тем, что в его кристаллической решетке атомы железа частично замещены атомами карбидообразующих легирующих элементов. Под микроскопом легированный цементит ничем не отличается от обычного цементита углеродистых сталей.

Специальные карбиды - соединения легирующих элементов с углеродом. Они отличаются высокой твердостью и обычно большей, чем цементит, дисперсностью.

Различают две группы карбидов: имеющие сложную кристаллическую решетку (Cr23C6, Cr3C7, Fe2W2C7) и имеющие простую кристаллическую решетку (W2C, WC, Mo2C, VC, TiC). Под микроскопом специальные карбиды трудно отличить от цементита. Для выявления состава карбида применяются специальные реактивы и методы травления. Некоторые специальные карбиды имеют специфическую форму, например, карбид титана имеет форму кубиков.

Строительные стали (09Г2, 17ГС). Термической обработке их не подвергают.

Структура их - легированный феррит и перлит.

Машиностроительные стали делятся на цементуемые и улучшаемые.

Цементуемые стали после отжига имеют в структуре легированный феррит и перлит, а некоторые и мартенсит (20Х, I2XH3A и др.). После цементации, закалки и низкого отпуска в структуре поверхностного слоя образуется мелкоигольчатый мартенсит (могут быть карбидные включения). Структура сердцевины при сплошной прокаливаемости - малоуглеродистый мартенсит и феррит легированные.

Улучшаемые стали (40Х, 45ХГ, 38ХМЮА) после отжига при температуре 860°С состоят из перлита и феррита легированного, т.е. металлографически не отличаются от структуры углеродистой стали. Эта сталь подвергается объемной закалке с 860°С в масле и последующему отпуску при 520°С. Структура стали – сорбит легированный, сохранивший ориентировку мартенсита.

Пружинно-рессорные стали (65Г, 50С2, 55СГ) подвергают закалке и среднему отпуску на структуру троостита (троостит легированный).

Шарикоподшипниковые стали (ШХ9, ШХ15) подвергаются неполной закалке с низким отпуском. Получается структура мартенсита легированного с мелкими карбидами. Стали с такой структурой обладают высокой износостойкостью и пределом выносливости.

Высокомарганцовистые износостойкие стали аустенитного класса (Г1З, 110Г1ЗЛ). Сталь имеет структуру легированного аустенита с избыточными карбидами (Fе, Mg3)С. После литья детали закаливают нагревом до 1000-1100°C с последующим охлаждением в воде или на воздухе. Закаленная сталь обладает высокой вязкостью, твердость НВ200. Твердость стали повышается после сильного наклепа, т.к. в условиях ударного воздействия в поверхностном слое стали образуется большое количество дефектов кристаллического строения (дислокации, дефекты упаковки). В результате твердость поверхности повышается до НВ600 и сталь становится износостойкой. Применяют для крестовин железнодорожных и трамвайных путей, зубьев ковшей экскаваторов, для щек дробилок.

Стали для штампов и других инструментов холодной обработки металлов давлением должны обладать высокой твердостью, сочетающейся с удовлетворительной вязкостью. Данным требованиям удовлетворяют стали Х12, Х12М, Х12Ф1, Х6ВФ и др. Более высокой теплостойкостью должны обладать стали для штампов горячей обработки давлением. В этом случае применяют стали 5ХНМ, 5ХНВ, 3Х2В8Ф и другие с твердостью после термической обработки 35-45 HRC, структура – троостит легированный.

Низколегированные инструментальные стали (Х9, ХВГ, X, 9ХС) после неполной закалки и низкого отпуска состоят из мартенсита отпуска легированного и легированного цементита.

Быстрорежущая сталь (Р9, P18) в равновесном состоянии относится к ледебуритному классу. Структура такой стали после литья будет состоять из перлита, ледебурита и вторичных карбидов. Для разрушения ледебуритной эвтектики и равномерного распределения карбидов, а также для подготовки структуры к последующей термической обработке эта сталь после литья подвергается ковке и отжигу, структура стали изменяется на сорбит с большим количеством равномерно распределенных вторичных и первичных карбидов. Окончательная термическая обработка быстрорежущей стали заключается в неполной закалке при 1250-1300°С и трехкратного низкого отпуска при температуре 56О°С. Структура закаленной стали состоит из мартенсита легированного, первичных карбидов и значительного количества остаточного легированного аустенита (до 40%). В процессе многократного отпуска из остаточного аустенита выделяются дисперсные карбиды, что ведет к обеднению аустенита углеродом и легирующими элементами. Структура после однократного отпуска состоит из мартенсита, первичных карбидов и отдельных участков нераспавшегося аустенита (светлый фон в поле микрошлифа). После трехкратного отпуска структура состоит из мартенсита и первичных карбидов.

Коррозионно-стойкие стали устойчивы к коррозии в воздушной атмосфере, морской и речной воде, а также в некоторых агрессивных средах при разных температурах.

Жаропрочные стали способны противостоять механическим нагрузкам при высоких температурах, обладают высокими значениями предела ползучести и длительной прочностью.

По структуре делятся на несколько классов: перлитные, мартенситные, мартенситно-ферритные и аустенитные.

Стали мартенситного класса коррозионно-стойкие (20Х13, 30Х13 и др.), жаропрочные при температуре 500-600 0С (15Х11МФ, 40Х9С2 и др.) имеют структуру мартенсита легированного.

Стали аустенитного класса коррозионно-стойкие (12Х18Н9, 10Х14Г14Н10Т), жаропрочные при температуре 600-750 0С (45Х14Н14В2М, 40Х15Н7Г7Ф2МС и др.) после ТО имеют структуру аустенита легированного.

Стали ферритного класса являются коррозионно-стойкими (12Х17, 15Х25Т и др.), имеют структуру крупнозернистого легированного феррита с небольшим количеством карбида кремния. Стали имеют склонность к сильному росту зерна при нагреве, их используют после рекристаллизационного отжига, упрочняющей термической обработке не подвергают.

Стали перлитного класса (15ХМ, 12Х1МФ и др.) являются жаропрочными при температуре 400-550 0С. После нормализации имеют структуру феррит+бейнит.

Стали аустенитно-мартенситного класса коррозионно-стойкие (09Х15Н8Ю и др.) после сложной ТО: закалка, обработка холодом, отпуск (старение) имеют структуру мартенсита и аустенита.

Стали мартенситно-ферритного класса коррозионно-стойкие (12Х13 и др.), жаропрочные при 580-600 0С (15Х12ВМБФР) после закалки и отпуска имеют структуру мертенсит+феррит.

Стали аустенитно-ферритного класса (08Х21Н6М2Т и др.) имеют структуру аустенит+феррит.

1. Просмотреть структуры легированных сталей с помощью микроскопа, схематически зарисовать, описать и охарактеризовать.

2. Указать класс исследуемой стали по структуре в отожженном и нормализованном состоянии.

3. Исследовать особенности микроструктуры термически обработанных сталей, выявить характерные особенности их структурных составляющих.

4. Оформить таблицу результатов исследований.

цель работы; классификация легированных сталей; зарисовки микроструктур легированных сталей с описанием особенностей; диаграммы состояния сплавов с открытой и замкнутой -областью.

1. Требования к цементуемым сталям.

2. Для чего предназначены цементуемые стали?

3. Структура сталей после улучшения.

4. Охарактеризуйте режимы упрочнения и структуру рессорно-пружинных 5. Какие классы легированных сталей бывают по структуре?

6. Шарикоподшипниковые, штамповые и инструментальные стали.

Особенности структуры и свойства.

7. Особенности структуры и свойств износостойких сталей.

8. Классификация коррозионно-стойких сталей по структуре.

9. Основные легирующие элементы коррозионно-стойких сталей.

10. Основные легирующие элементы жаропрочных сталей.

МИКРОСТРУКТУРА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Цель работы. По натурным образцам ознакомиться с цветными металлами и их сплавами: титаном, алюминием, медью, латунями, бронзами, дюралюминиями, баббитами и др. Выполнить микроанализ цветных металлов, находящихся в различном структурном состоянии.

Оборудование и материалы: металлографический микроскоп, комплект микрошлифов цветных сплавов, диаграммы состояния сплавов: Al-Si, Cu-Zn и др.

Титановые сплавы по сравнению с техническим титаном (плотность 4,5 г/см3, температура плавления 1660°С, в = 300-500 МПа) обладают при достаточно хорошей пластичности, высокой коррозионной стойкости и малой плотности более высокой прочностью, при обычной и повышенных температурах отличаются от алюминиевых и магниевых сплавов более высокой удельной прочностью, жаропрочностью и коррозионной стойкостью. Титановые сплавы подразделяются на деформируемые и литейные, по механическим свойствам - на сплавы нормальной прочности, высокопрочные, жаропрочные, повышенной пластичности. По способности упрочняться с помощью термической обработки: на упрочняемые и неупрочняемые. По структуре в отожженном состоянии на -, псевдо-, ( + ), псевдо- и - сплавы. Важнейшими легирующими элементами для сплавов титана является Al, V, Mo, Mn, Cr. Наиболее широкое промышленное применение получили титановые сплавы, имеющие в структуре ( + ) - фазы.

Двухфазные ( + ) сплавы упрочняются термической обработкой: закалка и старение. Закалка состоит в нагреве до -состояния и охлаждения в воде. В результате образуется мартенсит (рис.15, а) - фаза игольчатого строения, представляющая собой пересыщенный твердый раствор легирующего элемента в Ti- (обозначается ’). Старение производят при температуре 480-550°С, оно сопровождается выделением тонкодисперсной -фазы, повышая прочность и твердость (рис. 15, б).

Подразделяются на деформируемые, литейные, спеченные, упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой. Характеризуются высокой удельной прочностью, способностью сопротивляться инерционным и динамическим нагрузкам, в = 500-700 МПа, при плотности не более 2850 кг/м3. По удельной прочности некоторые алюминиевые сплавы приближаются к высокопрочным сталям, имеют хорошую коррозионную стойкость (кроме сплавов с медью), высокую теплопроводность и электропроводность, хорошие технологические свойства. Алюминиевые сплавы пластичнее магниевых сплавов и многих пластмасс. Превосходят магниевые сплавы по коррозионной стойкости, пластмассы - по стабильности свойств.

Деформируемые сплавы - сплав алюминия с 4% меди, иногда применяется и как литейный сплав. Структура сплава после отжига (рис.16, а) состоит из зерен алюминиевого твердого раствора, содержащего около 0,2% Сu (светлый фон шлифа) и мелких вторичных кристаллов CuAl2, расположенных по границам и внутри зерен твердого раствора в виде темных точек. Закалку проводят нагревом до 530°С, при котором сплав становится однофазным, а затем быстро охлаждают в воде. Микроструктура сплава после закалки состоит из однородных зерен пересыщенного алюминиевого твердого раствора, содержащего 4% Сu (рис.16, б). В результате закалки сплав упрочняется, но не полностью.

Сплав после закалки с целью дальнейшего упрочнения подвергается естественному или искусственному старению, т.е. выдерживают при комнатной или повышенных температурах (100-150°С). Происходящие при старении изменения в строении сплава металлографически обнаружить нельзя, так как в процессе старения изменения происходят внутри твердого раствора без обособления частиц упрочняющей фазы. Структура сплава, закаленного с 530°С в воде, а затем состаренного при 250°С в течение 1 часа (рис.16, в) состоит из зерен твердого раствора, (светлый фон шлифа) и мельчайших частиц CuAl2, выпавших и коагулировавших во время старения (темные точки на шлифе).

Рис.16. Структура деформируемого алюминиевого сплава:

а - после отжига; б - после закалки; в - после закалки и искусственного старения Большинство современных деформируемых высокопрочных алюминиевых сплавов являются многокомпонентными составами. Деформируемые сплавы Д1, Д6, Д16, высокопрочный В95, ковочные AK1, АК5, АК6, АК8.

Литейные сплавы - сплавы, в составе которых кроме алюминия есть кремний, медь, магний, цинк. Сплавы алюминия с кремнием - силумины. Это сплавы доэвтектического или эвтектического типа с невысокой температурой плавления, обладают хорошей жидкотекучестью. Модифицирование, т.е. ввод перед разливкой небольшого количества натрия, резко повышает механические свойства сплава. Термической обработкой эти сплавы не упрочняются. В структуре немодифицированного силумина АЛ2 (рис.17, а) имеется твердый раствор, (основной светлый фон шлифа) и эвтектика + Si (темные участки), в которой кремний находится в виде крупных игл. Структура сплава грубая. Модифицированный силумин имеет мелкозернистую структуру (рис.17, б), видны первичные дендриты твердого раствора и мелкая дисперсная эвтектика +Si.

Достоинством магниевых сплавов является высокая удельная прочность.

Временное сопротивление растяжению отдельных сплавов достигает 250- МПа при плотности менее 2000 кг/м3. Основными легирующими элементами магниевых сплавов являются Al, Zn, Мg. Недостатки: низкая коррозионная стойкость, малый модуль упругости, плохие литейные свойства, склонность к газонасыщению, окислению и воспламенению. Магниевые сплавы подразделяются на литейные (МЛ) и деформируемые (МА); по механическим свойствам на сплавы невысокой и средней прочности, высокопрочные и жаропрочные; упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой.

Структура сплава МЛ5 после диффузионного отжига и закалки состоит из однородных зерен тройного твердого раствора алюминия и цинка в магнии (рис.18, а).

После закалки и старения при 175°С в течение 16 часов происходит распад магниевого твердого раствора с выделением интерметаллического соединения (рис.18, б). Сплав МЛ5 применяется для отливок высоконагруженных деталей сложной конфигурации.

Латуни - сплавы меди с цинком. Техническое применение имеют сплавы, содержащие до 50% цинка. С увеличением содержания цинка цвет латуни изменяется от красноватого до светло – желтого. Латуни подразделяются на обрабатываемые давлением и литейные, по числу компонентов, входящих в латунь: двойные и многокомпонентные. В зависимости от структуры при комнатной температуре различают однофазные - латуни и двухфазные ( + ) латуни. Промышленные марки латуней Л96, Л90, Л85, Л80 (томпаки и полутомпаки). Структура латуни Л80 после прессования в горячем состоянии и отжига состоит из зерен твердого раствора с наличием двойниковых образований. Зерна имеет различную окрашиваемость вследствие анизотропии (рис. 19, а).

Структура латуни Л59 после проката и отжига состоит из твердого раствора (светлый фон) и твердого раствора (темный фон) (рис.19, б). Прочность ( + ) - латуни выше, чем - латуни.

Термической обработкой восстановливают пластичность латуни и снимают остаточные напряжения после наклепа. Применяют рекристаллизационный отжиг при 600-700°С.

Бронзы - сплавы на основе меди, содержащие в качестве основного легирующего элемента олово, алюминий, свинец, кремний, бериллий и др. По этим компонентам бронзы получают названия: оловянная, алюминиевая, свинцовая, бериллиевая и т.п. Различают оловянные и безоловянные бронзы, которые в свою очередь делятся на деформируемые и литейные. Структура бронзы может быть одно-, двух-, трехфазной и более сложной.

Литая - бронза (рис.20, а) состоит из дендритов твердого раствора. Оси дендритов (темные участки) наиболее богаты медью. Междуосные поля (светлые участки), наоборот, более богаты оловом. Неоднородная структура является антифрикционной, обеспечивает небольшой коэффициент трения. При отжиге (рис.20, б) происходит диффузионное выравнивание состава внутри зерен и сплав принимает полиэдрическое строение. Структура той же бронзы после деформации и рекристаллизации состоит из зерен твердого раствора и двойниковых кристаллов (рис.20, в). Такая структура не антифрикционна.

а - с 6% олова, литая; б - с 6% олова после отжига; в - с 6% олова после деформации и На рис. 20, г представлена микроструктура двухфазной литой оловянной бронзы БрОФ 10-1, в которой наблюдаются дендриты неоднородного по составу - твердого раствора и между ними эвтектика ( + + Cu3P).

Термическая обработка бронз применяется для понижения твердости и внутренних напряжений (отжиг и отпуск), а также для упрочнения (закалка и отпуск). Для повышения структурной однородности, устранения дендритной ликвации литые бронзы подвергают гомогенизирующему отжигу. Алюминиевые, кремнистые, бериллиевые бронзы упрочняются путем закалки с последующим искусственным старением.

Баббиты - антифрикционные сплавы на оловянной и свинцовых основах.

Структура таких сплавов должна состоять из мягкой пластичной основы и твердых частиц, включенных в эту основу. Мягкая основа нужна для приработки вкладыша к валу, а твердые частицы необходимы для уменьшения трения.

Наилучшим баббитом на оловянной основе является сплав Б83, состоящий из 83% Sn, 11% Sb и 6% Сu. Структура баббита показана на рис.21, а. Темный основной фон - твердый раствор (мягкая основа). Белые крупные кристаллы, имеющие квадратную и треугольную форму - твердый раствор ’ (твердые частицы). Белые иголочки и звездочки - кристаллы химического соединения Cu3Sn, являющиеся также твердыми частицами в сплаве.

Структура баббита БС (81,75%Рb, 17%Sb и 1,25%Сu,) представлена на рис.21, б. Основной узорчатый фон - эвтектика ( + ). Химическое соединение Cu2Sb имеет мелкоигольчатую форму и белый цвет и на фоне эвтектики трудно различимо. Крупные светлые кристаллы в виде кубиков и треугольников твердый раствор.

1. Ознакомиться с цветными металлами и их сплавами по натурным 2. Просмотреть микрошлифы. При просмотре выбирать участок шлифа c наиболее типичной микроструктурой для данного металла.

3. Зарисовать микроструктуры, предварительно сравнив их с аналогичными структурами в альбоме микроструктур или методических цель работы; виды, примеры марок; назначение цветных металлов и их сплавов; рисунки микроструктур с обозначениями фаз, структурных составляющих и описание особенностей микроструктур, диаграммы состояния сплавов.

1. Медные сплавы, их маркировка и область применения.

2. Алюминиевые сплавы, их маркировка и область применения.

3. Классификация алюминиевых сплавов.

4. Антифрикционные сплавы, виды, марки и область применения.

5. Особенности свойств титановых сплавов.

6. Особенности свойств и назначение титановых сплавов.

1. Фетисов Г.П., Карпман В.Г., Матюнин В.П. и др. Материаловедение и технология металлов: Учеб. для машиностроит. спец. вузов/ Под редакцией Г.П. Фетисова. – М.: Высшая школа, 2000. – 638 с.: ил.

2. Научные основы материаловедения/ Б.Н. Арзамасов, А.И.

Крашенинников, Ж.П. Пастухова, А.Г. Рахштадт. – Учеб. для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1994.- 336 с., ил.

3. ГОСТ 19200. Отливки из чугуна и стали. Термины и определения дефектов.

4. ГОСТ 1763 (СО 3887). Сталь. Методы определения глубины обезуглероженного слоя.

5. ГОСТ 1778 (СО 4967). Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений.

6. ГОСТ 5639. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна.

7. ГОСТ 8233. Сталь. Эталоны микроструктуры.

8. ГОСТ 10243. Сталь. Методы испытания и оценки макроструктуры.

9. ГОСТ 17745. Сталь и сплавы. Методы определения газов.

10. ГОСТ 30415. Сталь. Неразрушающий контроль механических свойств и микроструктуры металлопродукции методом.



Похожие работы:

«В.В. Коротаев, А.В. Краснящих ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ Методические указания по выполнению лабораторных работ Санкт-Петербург 2011 Содержание Содержание ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИБОРА ПУЛ-6. 4 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИБОРА ПУЛ-Н. 31 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЛИПСОМЕТРА ЛЭФ-3М-1 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 ИССЛЕДОВАНИЕ МАЛОГАБАРИТНОГО ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО АВТОКОЛЛИМАТОРА ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 КОНТРОЛЬ ПОГРЕШНОСТИ МИКРОМЕХАНИЗМА СИСТЕМЫ МЕЙЕРА...»

«Министерство путей сообщения Российской Федерации Дальневосточный государственный университет путей сообщения Кафедра “Автоматика и телемеханика” Ю.М. Иваненко ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ УСТРОЙСТВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ Методические указания по лабораторным работам и курсовому проектированию Хабаровск 2001 Рецензент: Кандидат технических наук, доцент кафедры Электромеханика и электропривод Дальневосточного университета путей сообщения В.В. Кульчицкий Электропитание устройств...»

«Министерство образования Российской Федерации ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра физики Ф.Д. Влацкий В.Г. Казачков Ф.А. Казачкова Т.М. Чмерева СБОРНИК ЗАДАЧ ПО КУРСУ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ Часть 1 Учебное пособие для заочного отделения Оренбург 2000 ББК22.3я7 С 23 УДК 53 (076.5) Рекомендовано Редакционно - издательским Советом ОГУ протокол №_, от 2000 г. Рецензент кандидат технических наук, доцент Э.А.Савченков Влацкий Ф.Д., Казачков В.Г., Казачкова Ф.А., Чмерева Т.М. С 23 Сборник задач по...»

«RU 2 424 506 C1 (19) (11) (13) РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (51) МПК G01N 25/00 (2006.01) ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ (12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ (21)(22) Заявка: 2010114966/28, 14.04.2010 (72) Автор(ы): Мингажев Аскар Джамилевич (RU), (24) Дата начала отсчета срока действия патента: Новиков Антон Владимирович (RU), 14.04.2010 Смыслов Анатолий Михайлович (RU), Смыслова Марина Константиновна (RU), Приоритет(ы): Мингажева Алиса Аскаровна (RU),...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ ВПО Уральский государственный экономический университет Кафедра технологий питания Технологическое проектирование заготовочных цехов предприятий общественного питания Методические указания к курсовому и дипломному проектированию Екатеринбург, 2013 Введение В основе проектирования заготовочных цехов предприятий общественного питания лежит технологический процесс, представляющий собой совокупность технологических операций обработки...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ М.Г. АДИГЕЕВ ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ СЛОЖНОСТИ Методические указания для студентов механико-математического факультета Ростов–на–Дону 2004 г. 2 Печатается по решению учебно-методической комиссии механико-математического факультета РГУ от АННОТАЦИЯ В данных методических указаниях изложены основы теории сложности алгоритмов и...»

«Конспект лекций по дисциплине Теплотехника для студентов гр. МО-07 и МКС-07 в 9-10 полусеместрах 2009-2010 учебного года Объем часов: • лекции – 56 часа (32 часа в 9 полусеместре и 24 часа в 10 полусеместре); • лабораторные работы – 16 часов (8 часов в 9 полусеместре и 8 часов в 10 полусеместре); • практические занятия – 8 часов (в 9 полусеместре). Преподаватели: • доцент Бровкин В.Л. – лекции; • асс. Сибирь А.В. и асс. Сысоева Т.Е. – лабораторные работы и практические занятия. Дисциплина...»

«ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В АСПИРАНТУРУ ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Методические указания к программе вступительного экзамена по физической химии Основной целью вступительного экзамена в аспирантуру по физической химии является выявление знаний в различных областях, таких как: - понимание методологических основ дисциплины; - знание общих основ физической химии; - знание фундаментальных понятий и принципов физической химии; - знание научно – методологических и методических основ физикохимических...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ В. П. Багмутов, В. И. Водопьянов О. В. Кондратьев, А. В. Коробов ИСПЫТАНИЯ НА СЖАТИЕ Методические указания к лабораторной работе Волгоград 2011 УДК 620.173 (075) Рецензент д-р техн. наук, профессор А. Н. Савкин Печатается по решению редакционно-издательского совета Волгоградского государственного технического университета Испытания на сжатие : метод....»

«Министерство образования и науки РФ Управление образования и науки Тамбовской области ТОГБОУ СПО Политехнический колледж Методическое пособие для самостоятельной работы студентов на уроках по предмету Биология и основы экологии для студентов СПО по специальностям 190701 Организация перевозок и управление на железнодорожном транспорте 190631 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта для обучающихся НПО по профессиям 151022.01 Электромонтр по торговому и холодильному...»

«Методические указания Абакан 2011 1 УДК 004.896 П79 Рецензент А. Ф. Коробейников, канд. техн. наук, доц. кафедры Машиностроительные и металлургические технологии ХТИ – филиала СФУ П79 Проектирование технологического процесса механической обработки корпусной детали в САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ : метод. указания к лабораторным работам / сост. Е. М. Желтобрюхов, А. С. Лавров ; Сиб. федер. ун-т, ХТИ – филиал СФУ. – Абакан : РИСектор ХТИ – филиала СФУ, 2011. – 50 с. Изложен порядок автоматизированного...»

«ПЛАН ИЗДАНИЯ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ НА 2011 ГОД Одобрено редакционно-издательским советом УрГУПС 19 января 2011 г. СОДЕРЖАНИЕ Факультет экономики и управления стр. 3 – 38 Электротехнический факультет стр. 39 – 54 Электромеханический факультет стр. 55 – 67 Механический факультет стр. 68 – 84 Строительный факультет стр. 85 – 94 Факультет управления процессами перевозок стр. 95 – 114 Институт заочного образования стр. 115 – 116 2...»

«Министерство образования РФ Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ) ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА (Динамика) Часть 1 Методические указания к выполнению расчетно-графических работ по теоретической механике Составитель Н. И. Фисенко Омск Издательство СибАДИ 2004 УДК 531.01 ББК 22.21 Рецензент В.Н. Никитин, канд. техн. наук, профессор кафедры Детали машин СибАДИ Работа одобрена методической комиссией факультета ТТМ в качестве методических указаний для студентов всех факультетов,...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕСИТЕТ Кафедра теоретической механики ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Задания и краткие методические указания к выполнению курсовой работы по теоретической механике для студентов специальности 190702 Казань 2009 УДК 531.8 ББК 22.21 Ш55 Ш 55 Теоретическая механика. Задания и краткие методические указания к выполнению курсовой работы по теоретической механика для студентов специальности 190702 / Сост.: Ф.Г....»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ В.К. Скоробогатов, Д.Н. Снопок, В.П. Перхуткин ТЕХНОЛОГИЯ МЕТАЛЛОВ И ДРУГИХ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Учебное пособие Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по высшему образованию в области лесного дела в качестве учебного пособия по дисциплине Технология конструкционных материалов для студентов специальности 150405 Машины и оборудование лесного комплекса УХТА 2006 УДК 669. 017...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации _ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. С.М. Кирова ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ И ДЕРЕВОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ Методические указания по изучению дисциплины для студентов факультета МТД, обучающихся по направлению 250400 Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств Санкт-Петербург 2012 1 Рассмотрены и рекомендованы к изданию учебно-методической комиссией факультета механической...»

«Министерство образования и науки Украины Севастопольский национальный технический университет ПРИБОРЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ НА ЭЛЕМЕНТАХ ПНЕВМОАВТОМАТИКИ Методические указания к выполнению лабораторных работ на оборудовании фирмы FESTO по дисциплине Автоматизированные измерительные системы для студентов специальности 7. Приборы точной механики дневной и заочной форм обучения Севастополь Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) УДК 65.3....»

«Новые книги поступившие в библиотеку Университета машиностроения в октябре-декабре 2013 г. (ул. Б. Семеновская) 1 Общий отдел 1 006 Берновский Ю.Н. Технические условия на выпускаемую Б 513 продукцию или как написать ТУ правильно.-М. : ФорматМ, 2013.-112с. 1 экз. 2 Гуманитарные наук и 2 42 Английский язык : учебник для студ. вузов, обучающихся А 647 по укрупненной группе специальностей и направлений подготовки Инженерное дело, технологии и технические науки.-М. : КНОРУС,2014.-346с. 353 экз. 3 42...»

«Министерство образования и науки Украины Севастопольский национальный технический университет МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению лабораторных работ №1, 2, 3, 4 со студентами дневной и заочной формы обучения специальности Эксплуатация СЭУ по дисциплине Судовые вспомогательные механизмы, системы и их эксплуатация Севастополь Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) УДК 621.65:629. Методические указания к выполнению лабораторных работ №1, 2, 3, 4...»

«Федеральное агентство по образованию Томский политехнический университет А.В.Кабышев, С.Г.Обухов РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ: СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЮ Учебное пособие Томск 2005 УДК 621.311.4.658.26 Кабышев А.В., Обухов С.Г. Расчет и проектирование систем электроснабжения: Справочные материалы по электрооборудованию: Учеб. пособие / Том. политехн. ун-т. – Томск, 2005. – 168 с. В справочнике представлены материалы, необходимые для проектирования систем...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.