5. Ответить на контрольные вопросы.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
Кафедра литейных процессов и конструкционных материалов
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
По дисциплине «материаловедение»
МИКРОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ЧУГУНОВ
Выполнил:
ст. гр. ЗУКс–113
Осетров Т. А.
Проверил:
Костин А. В.
Владимир 2014
Лабораторная работа № 12
МИКРОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ЧУГУНОВ
Цель работы: изучить микроструктуру чугунов и установить связь ме-жду составом, условиями получения, структурой и свойствами.
Ход работы:
1. Зарисовать диаграмму железо– углерод(пунктирные линии) и железо–цементит(сплошные линии) для чугунов.
2. Построить кривые охлаждения для доэвтектического и заэвтектического чугуна. Проверить правильность их построения с помощью
правила фаз; указать превращения, протекающие в чугунах при охлаждении их из жидкого состояния до комнатной температуры.
3. Рассмотреть под микроскопом и зарисовать микроструктуру образцов белого, серого, ковкого и высокопрочного чугунов. Описать их
структуру, условия и метод получения, механические свойства и приме-нение.
4. Объяснить влияние формы и размеров графита на механические
свойства чугунов.
5. Ответить на контрольные вопросы.
6. Составить отчет.
2.
Доэвтектические чугуны (рис.3.5) начинают кристаллизацию в точке 1, где при последующем охлаждении происходит выделение из жидкой фазы кристаллов аустенита переменного состава, концентрация которого определяется линией JE , а жидкого расплава - линией ликвидус B С. В точке 2 содержание углерода в расплаве достигает 4,3% и при постоянной температуре 1147 °С оставшийся расплав кристаллизуется в эвтектику (дисперсную смесь аустенита, содержащего 2,14%С, и цементита), называемая ледебуритом LC →А E +Ц. Ледебурит имеет сотовое или пластинчатое строение. При дальнейшем охлаждении (участок 2 - 3) аналогично заэвтектоидной стали из аустенита (структурно свободного и входящего в состав ледебурита) выделяется избыточный углерод в виде вторичного цементита. Аустенит при этом обедняется углеродом и при температуре 727°С приобретает состав, соответствующий эвтектоидному. В точке 3 начинается эвтектоидное превращение аустенита в перлит при постоянной температуре 727 °С (площадка 3-3*). Перлит образуется из структурно свободного аустенита и из аустенита, входящего в состав ледебурита. При дальнейшем охлаждении от точки 3/ до точки 4 происходит выделение избыточного углерода из феррита, входящего в перлит и видоизмененный ледебурит, в виде третичного цементита, наслаивающегося на цементит перлита и ледебурита. Третичный цементит не влияет на свойства чугунов из-за незначительного количества, по сравнению с общим количеством цементита в чугунах. Конечный состав доэвтектического чугуна П+Лвид+ЦII, поэтому такой чугун называют перлито-ледебурито-цементитным чугуном.
4. Процесс графитизации
Графит - это полиморфная модификация углерода. Так как графит содержит 100% углерода, а цементит - 6,67 %, то жидкая фаза и аустенит по составу более близки к цементиту, чем к графиту. Следовательно, образование цементита из жидкой фазы и аустенита должно протекать легче, чем графита.
С другой стороны, при нагреве цементит разлагается на железо и углерод. Следовательно, графит является более стабильной фазой, чем цементит.
Возможны два пути образования графита в чугуне:
1. При благоприятных условиях (наличие в жидкой фазе готовых центров кристаллизации графита и очень медленное охлаждение) происходит непосредственное образование графита из жидкой фазы.
2. При разложении ранее образовавшегося цементита. При температурах выше 738oС цементит разлагается на смесь аустенита и графита.