- •Нижнетагильский технологический институт (филиал)
- •Материаловедение
- •Содержание
- •Введение
- •Лабораторая работа №1 «Макроанализ металлов и сплавов»
- •1. Сущность макроанализа
- •2. Приготовление макрошлифов для макроскопического исследования металлов
- •3. Выявление строения литой стали
- •5. Выявление волокнистости стали
- •4. Определение химической неоднородности серы
- •6. Макроанализ излома металла
- •Задание:
- •Лабораторая работа №2 «Микроанализ металлов и сплавов»
- •1. Сущность микроанализа
- •2. Приготовление микрошлифа
- •3. Устройство металлографического микроскопа
- •4. Осветительная система микроскопа
- •5. Исследование микроструктуры нетравленого образца
- •6. Исследование микроструктуры стали после травления шлифа
- •Задание:
- •Выводы из полученных результатов
- •Лабораторая работа №3 «Испытание на твердость по методу Бринелля»
- •1. Схема испытания твердости по методу Бринелля
- •2. Приборы для испытания на твердость по Бринеллю
- •3. Выбор диаметра шарика и нагрузки
- •4. Подготовка образца для испытания
- •5. Методика измерения отпечатка и определения твердости
- •Задание
- •Лабораторая работа №4 «Испытание на твердость по методу Роквелла»
- •1. Схема испытания и величина твердости по Роквеллу
- •2. Прибор Роквелла
- •3. Выбор нагрузки и наконечника
- •4. Подготовка образца для испытания
- •5. Контроль прибора
- •6. Подготовка прибора и проведение испытаний
- •Задание
- •Лабораторая работа №5 «Диаграмма состояния сплавов системы железо-углерод»
- •1. Структуры железоуглеродистых сплавов
- •2. Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов
- •3. Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов
- •4. Изотермические превращения в железоуглеродистых сплавах
- •5. Стабильная и метастабильная диаграмма равновесия
- •6. Структурообразование в охлаждаемой стали с 0,4%
- •Задание:
- •Лабораторая работа №6 «Структура и свойства сталей в равновесном состоянии»
- •1. Равновесные состояния сплава
- •2. Зависимость свойств стали от содержания углерода
- •3. Структура и свойства стали в равновесном состоянии
- •3.1. Доэвтектоидные стали
- •3.2. Эвтектоидные стали
- •3.3. Заэвтектоидные стали
- •4. Классификация сталей по назначению и содержанию вредных примесей
- •Задания
- •Лабораторая работа №7 «Структура и свойства чугунов»
- •1. Классификация чугунов
- •2. Ковкий чугун
- •3. Серый чугун
- •4. Высокопрочный чугун
- •Задания
- •Лабораторая работа №8 «Инструментальные стали»
- •1. Характеристика инструментальных сталей
- •2. Классификация инструментальных сталей по свойствам
- •3. Нетеплостойкие стали
- •4. Полутелостойкие стали
- •5. Быстрорежущие стали (теплостойкие стали)
- •Задания
- •Лабораторая работа №9 «Термическая обработка сталей»
- •1. Сущность термической обработки
- •2. Отжиг
- •3. Нормализация
- •4. Закалка
- •5. Отпуск
- •Задание:
- •Лабораторая работа №10 «Классификация и маркировка углеродистых и легированных сталей»
- •1. Классификация сталей
- •2. Маркировка сталей по Российским стандартам
- •2.1. Углеродистые стали обыкновенного качества
- •2.2. Углеродистые конструкционные качественные стали
- •2.3. Инструментальный углеродистые стали
- •2.4. Легированные стали
- •2.5. Автоматные стали
- •2.6. Сталь углеродистая и легированная рессорно-пружинная
- •2.7. Сталь подшипниковая
- •2.8. Сталь инструментальная легированная
- •2.9. Сталь инструментальная быстрорежущая
- •Задание
- •Лабораторная работа №11 «Классификация сталей по Зарубежным стандартам»
- •1 Общие сведенья
- •2 Маркировка сталей по Евронормам (eu)
- •2.1 Маркировка по признаку физических характеристик
- •2.2 Маркировка по признаку химического состава
- •3 Маркировка сталей по национальному стандарту Франции
- •4 Маркировка сталей по национальному стандарту Германии
- •5 Маркировка сталей по национальным стандартам сша
- •6 Маркировка сталей по национальным стандартам Японии (jis – Japanese Industrial Standart)
- •7 Маркировка сталей по национальным стандартам Италии
- •8 Маркировка сталей по национальным стандартам Великобритании
- •9 Маркировка сталей по национальным стандартам Швеции
- •1. Материалы, применяемые в транспортном машиностроении
- •1.1. Основные элементы микроструктуры стали и чугуна
- •Атлас введение
- •1.2. Характеристика материалов (структура и свойства) Сталь Ст3кп
- •Сталь 09г2
- •Сталь 38хс
- •Сталь 30хгса
- •Сталь 32х06л
- •Сталь 60с2
- •Сталь 18х2н4ма
- •Сталь 20гфл
- •Сталь 12х18н10т
- •Серый чугун сч 20
- •Ковкий чугун кч 30-6 Назначение - разнообразные тонкостенные (до 50 мм) деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках, — фланцы, муфты, картеры, ступицы и др.
- •Антифрикционный чугун асч-1
- •Высокопрочный чугун вч 40-5
- •Маслотный чугун
- •2. Дефекты в металлопрокате
- •Раскатанный газовый пузырь
- •3. Дефекты сварных соединений
- •4. Дефекты литья
- •5. Некондиционные структуры
- •Библиографический список
4. Изотермические превращения в железоуглеродистых сплавах
В системе Fe – Fе3С происходят три изотермических превращения:
• перитектическое превращение на линии HJB (1499°С):
ФН + ЖВ ⇄ АJ;
• эвтектическое превращение на линии ECF (1147°С):
ЖС⇄ АЕ + Ц;
• эвтектоидное превращение на линии PSK (727°С):
АS ⇄ ФP + Ц.
Перитиктическое превращение протекает при 1499°С в интервале концентраций 0,1…0,5%С. В перитектическом сплаве, содержащем 0,16%С (I), обе исходные фазы (Ж+Ф), взаимодействуя между собой при перитектическом превращении, без остатка расходуются на образование аустенита.
В доперитектических сплавах, содержащих от 0,1(В) до 0,16%С (I), после рассматриваемой реакции остается в избытке определенная доля феррита, который при дальнейшем охлаждении сплавов (в результате перестройки решетки ОЦК в ГЦК) в интервале температур, соответствующих линиям HN и IN, превращается в аустанит.
Заперитектические сплавы окончательно затвердевают в интервале температур ликвидус (ВС) – солидус (IE), при котором избыточная жидкая фаза, оставшаяся от перитектического превращения, кристаллизуется в аустенит.
Этой реакцией описывается также затвердевание сплавов с содержанием углерода 0,5…2,14%.
Таким образом, все сплавы, содержащие менее 2,14%С, после первичной кристаллизации приобретают однофазную структура – аустенит, сохраняющийся при охлаждении до температуры линии GSE. При дальнейшем охлаждении происходит перекристаллизация аустенита, в результате чего образуется окончательная структура сплава.
Эвтектическое превращение протекает при 1147°С в интервале концентраций 2,14(Е)…6,67 %С (F).
Эвтектические сплав 4,3%С(С), предельно насыщенные углеродом и железом, кристаллизуется с образованием двух фаз (А+Ц). Такая эвтектическая смесь носит название ледебурит (при данном фазовом составе – ледебурит аустенитный).
Сплавы доэвтектические 2,14 (Е)…4,3%С (С) и заэвтектические 4,3(C)…6,67%С (F)кристаллизуются в два этапа. На первом этапе в интервале температур ликвидус (BCD) – солидус (ECP) из жидкой фазы выделяются первичные кристаллы: в доэвтектическиех – аустенит, в заэвтектических – цементит.
На втором этапе оставшаяся жидкость затвердевает с образованием эвтектики – ледебурит аустенитный. В результате после первичной кристаллизации доэвтектические сплавы имеют структуру – А1+Л, заэвтектические – Ц1+Л.
Эвтектойдное превращение протекает при 727°С в интервале концентраций 0,02(Р)…6,67 %С (F).
В отличии от эвтектического превращения при эвтектойдном исходной фазой является твердый раствор. Выделяющаяся из твердого раствора смесь фаз, называется эвтектойдом. Структурная составляющая железоуглеродистых сплавов, образующая в результате распада аустенита и состоящая из чередующихся пластинок феррита и цементита, называется перлитом.
В чугунах ледебурит аустенитный при температуре 727°С видоизменяется и становиться лебедуритом перлитным.
Структурные превращения в сплавах, находящихся в твердом состоянии, вызваны следующими причинами:
изменением растворимости углерода в железе в зависимости от температуры сплава
полиморфизмом железа
влиянием содержания растворенного углерода на температуру полиморфных превращений.