Цель работы, задание и контрольные вопросы. Для самоконтроля знаний приводятся

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Казанский (Приволжский) федеральный университет» Набережночелнинский институт (филиал)

МИКРОСТРУКТУРА УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ В РАВНОВЕСНОМ СОСТОЯНИИ

Методические указания

к выполнению лабораторных работ по дисциплине
«Материаловедение»

Набережные Челны 2019

УДК 669.14.018 (075.8)
Микроструктура углеродистых сталей в равновесном состоянии: Методические указания по дисциплине
«Материаловедение» / Составители: В.И. Астащенко, Г.Ф. Мухаметзянова, О.К. Абдуллина – Набережные Челны: НЧИ (ф) КФУ, 2019. – 15с.

В данной работе рассматриваются структуры сталей в равновесном состоянии в зависимости от содержания в них углерода. Приведена классификация углеродистых сталей по диаграмме “железо – углерод”, характеризуются фазовые составляющие. Сформулированы цель работы, задание и контрольные вопросы. Для самоконтроля знаний приводятся задания для самостоятельной работы студентов. Работа предназначена для студентов машиностроительных, автомеханических специальностей и технических направлений бакалавриата очной, заочной и дистанционной форм обучения.

Рецензент: д. т. н. М. С. Колесников.

Печатается в соответствии с решением научно- методического совета Набережночелнинского института (филиала) Казанского Федерального Университета

2
© НЧИ (ф) КФУ 2019 г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

МИКРОСТРУКТУРА УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ В РАВНОВЕСНОМ СОСТОЯНИИ


Цель работы: Изучить микроструктуры углеродистых сталей с различным содержанием углерода, установить связь между структурами в отожженном состоянии и диаграммой состояния системы «железо – углерод».
Приборы, инструмент и материалы: Металлографический микроскоп, циркуль, линейка, набор микрошлифов углеродистых сталей.

Микроструктура углеродистых сталей для равновесных условий характеризуется нижней левой частью диаграммы состояния “железо-углерод” (рис. 1). Указанная диаграмма показывает фазовый состав и структуру сплавов с ^{концентрацией от чистого железа до цементита Fe}3^{С (6,67% углерода). На диаграмме Fe – Fe}3^{C показаны характерные} точки и линии. Линия АВСД (линия ликвидус) показывает температуру начала кристаллизации из жидкого сплава кристаллов твердой фазы. Линия АНJЕF (линия солидус) является температурной границей, ниже которой сплавы находятся только в твёрдом состоянии.

Характерными линиями являются также линия НJB, ECF и PSK. При температуре (1499⁰С) (линия HJB) в сплавах протекает перитектическая реакция с образованием аустенита, состав которого по углероду соответствует точке «J».
Ж_В  _Н  А_J
При температуре 1147⁰С (линия ЕСF) в процессе охлаждения в сплавах протекает эвтектическая реакция с образованием ледебурита (Л) - смеси состоящей из аустенита (А) и цементита (Ц).
Ж_С → А_Е + Ц_𝐹
Ледебурит
Линия РSК – линия эвтектоидного превращения, которая при охлаждении соответствует распаду аустенита с образованием эвтектоида – феррито - цементитной структуры, получившей название перлит.
А_𝑆 → Ф_Р + Ц_К
Перлит
^{По диаграмме состояния «Fe – Fe}3^{C» сплавы с} содержанием до 0,02%С называются техническим железом, от 0,02 до 0,8%С – доэвтектоидными сталями, с содержанием углерода 0,8% - эвтектоидными и от 0,8 до 2,14%С – заэвтектоидными.
Фазовыми и структурными составляющими железа и углеродистых сталей является феррит, аустенит, цементит и перлит.
ФЕРРИТ – твердый раствор углерода в альфа-железе. Растворяет незначительное количество углерода. Растворимость углерода в феррите переменная (линия PQ). При температуре 727^ОС в альфа-железе растворяется 0,02%С, а с понижением температуры растворимость его уменьшается до тысячных долей процента – 0,006%С. Кристаллическая решетка – ОЦК – кубическая объемно-центрированная. Феррит – мягкая (НВ 80), пластичная составляющая сталей. Под микроскопом она обычно имеет вид светлых зерен неправильной, преимущественно округлой формы с тонкими темными границами. Окраска зерен может быть различной. Одни выглядят более светлыми, а другие более темными, что объясняется различной кристаллографической ориентировкой осей зерен к плоскости микрошлифа. Поэтому зерна неодинаково отражают световые лучи (рис. 2).