Плоскін В.С. Практикум з лабораторних робіт. Технологія конструкційних матеріалів та матеріалознавство - файл n1.doc

Плоскін В.С. Практикум з лабораторних робіт. Технологія конструкційних матеріалів та матеріалознавство
скачать (8300.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc8301kb.15.09.2012 01:13скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


АКАДЕМІЯ ВНУТРІШНІХ ВІЙСЬК МВС УКРАЇНИ
Кафедра інженерної механіки
В.С. ПЛОСКІН

МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО І ТЕХНОЛОГІЯ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ


Практикум

з лабораторних робіт.

Харків - 2009

Лабораторна робота №1.

“ ВИВЧЕННЯ БУДОВИ ЗАЛІЗОВУГЛЕЦЕВИХ СПЛАВІВ ТА ВЛАСТИВОСТЕЙ СТРУКТУРНИХ СКЛАДОВИХ ВІДПАЛЕНОЇ СТАЛІ”




МЕТА РОБОТИ


1. Вивчення мікроструктури вуглецевих доевтектоїдної, евтектоїдної і заевтектоїдної сталей, сірого, ковкого і високоміцного чавунів; аналіз впливу форми графіту на механічні властивості чавунів.

2. Вивчення технології виготовлення мікрошліфів.

3. Вивчення будови та роботи металографічного мікроскопа.

СТИСЛІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ



Мікроскопічним дослідженням називають вивчення будови металу під оптичним мікроскопом при збільшенні в 50...2000 разів і електронним мікроскопом до 100 тис. разів та більше. Дослідження мікроструктури полягає у виявленні числа, розмірів, форми, взаємного розташування та кількісного співвідношення фаз і структурних складових. При цьому можуть бути виявлені різні дефекти металу (неметалеві включення, порушення суцільності і інше).

Мікроаналіз за допомогою оптичного мікроскопа здійснюється на спеціальних зразках-мікрошліфах. Мікрошліфи розглядають спочатку у не травленому вигляді для виявлення пор, тріщин, неметалевих включень і графіту у чавунах.

Мікрошліфом називається зразок металу спеціально підготовлений для дослідження його структури під металографічним мікроскопом.

Технологія виготовлення мікрошліфа полягає у шліфуванні і поліруванні поверхні зразка. Поверхня мікрошліфа, яку розглядають, повинна бути пласкою і блискучою. Найзручнішим мікрошліфом є циліндр металу діаметром 10...12 мм і висотою 15...20 мм.

Для того, щоб отримати пласку поверхню, зразок обробляють спочатку лічним напилком 2 класу, а потім бархатним 5 і 6 класів. Шліфують поверхню зразка спеціальним шліфувальним папером. Для попереднього грубого шліфування беруть папір перших чотирьох номерів (від 60 до 140), а для остаточного - № 220...380 з дрібним абразивним зерном.

Після шліфування на поверхні зразка залишаються часточки абразивного матеріалу, які перед поліруванням треба змити водою або здути. Потім зразок - шліф полірують на спеціальних полірувальних верстатах, диск яких обтягнутий замшею, фетром, м’яким сукном або оксамитом. Диск верстата змочують полірувальною емульсією, що складається з води і окису металів (Al2O3 ; Cr2O3; MgO).Для шліфування і полірування чорних металів можна застосувати пасту ГОИ.

Після полірування шліф промивають водою, потім спиртом і висушують фільтрувальним папером.

Для виявлення мікроструктури металу шліф піддають травленню. Найбільш розповсюдженим травником залізовуглецевих сплавів є 5% розчин азотної кислоти у етиловому спирті. Після травлення однофазного сплаву або чистого металу можна визначити форму і розміри зерен внаслідок неоднакової здатності піддаватися травленню пограничних дільниць і решти частини зерна. Сплави, що мають дві і більше фаз, виявляються під мікроскопом через різну здатність піддаватися травленню структурних складових.

Структурними складовими у залізовуглецевих сплавах є ферит, аустеніт, цементит, перліт, ледебурит і графіт (рис.1.1, 1.2, 1.3).

Ферит - твердий розчин вуглецю у  - залізі з 0,006% вуглецю при кімнатній температурі і 0,02% вуглецю при 727°С. Має високу пластичність і низьку твердість.

Аустеніт - твердий розчин вуглецю в  -залізі. Розчинність вуглецю при 727°С складає 0,8%, при 1147°С - 2,14%. Аустеніт характеризується доброю пластичністю і має приблизно вдвічі більшу твердість ніж ферит.

Цементит - хімічна сполука Fe3C, вміщує 6,67% вуглецю, має низьку пластичність і високу твердість. Чим більше цементиту в залізовуглецевих сплавах, тим вони твердіші і більш крихкі.

Перліт - механічна суміш (евтектоїд) фериту і цементиту, вміщує 0,8% вуглецю. За механічними властивостями займає проміжний стан між феритом і цементитом.

Ледебурит - механічна суміш (евтектика) перліту і цементиту при температурах до 727°С або аустеніту і цементиту при температурах від 727°С до 1147°С, вміщує 4,3% вуглецю, є основною складовою білих чавунів.

Графіт - вуглець у вільному вигляді, має низьку твердість і міцність. У сірому чавуні графіт має пластинчасту форму, у ковкому - пластівчасту, у високоміцному - кулясту форму (рис.1.3). Останнім часом у машинобудуванні знаходить застосування чавун із вермікулярною, проміжною між пластинчастою і кулястою формою графіту. Включення графіту, порушуючи суцільність металевої матриці є концентраторами напружень, негативно впливають на механічні властивості чавуну.

У табл.1.1 наведені усереднені механічні властивості сталі 45Л, що має ферито-перлітну структуру, і чавунів приблизно з такою ж структурою і різною формою графітових включень. З таблиці видно, що властивості чавуну в найменшому ступені знижує графіт кулястої форми, в найбільшому - графіт пластинчастої форми.



а) б) в) г) д)

Рис. 1.1. Мікроструктура сталі: а) феритної; б) феритно-перлітної;

в) перлітної ; г) перлітоцементитної; д) аустенітної.



а) б) в)

Рис. 1.2. Мікроструктура білих чавунів: а) доевтектичного (перліт і ледебурит); б) евтектичного (ледебурит); в) заевтектичного (ледебурит і цементит).



а) б) в) г)

Рис. 1.3. Графіт у чавуні: а) пластинчастий; б) вермікулярний;

в) пластівчастий; г) кулястий.
Таблиця 1.1

Порівняльні властивості сталі 45Л і чавунів

Сплав

Форма графіту

Границя міцності, МПа

Відносне уздовження, %

Сталь 45Л




620

15

Високоміцний чавун

Куляста

550

12

Ковкий чавун

Пластівчаста

400

10

Чавун з верміку-лярним графітом

Вермікулярна

250

1,5

Сірий чавун

Пластинчаста

150

0,2



БУДОВА МЕТАЛОГРАФІЧНОГО МІКРОСКОПА


Мікроскоп (рис.1.4) складається із штатива 61, предметного столика 62.

Штатив у свою чергу складається із основи 65, корпуса 66, головки 67, освітлювального пристрою 68 і бінокулярної насадки 16.

У корпусі 66 розташовані мікрометричний механізм для точного фокусування мікроскопа на об’єкт, диск 69 із змінними фотоокулярами і механізм перемикання зображення об’єкту із візуального тубуса на екран 23 або на фотокамеру. Механізм перемикання приводиться у дію повертанням рукоятки 70.

Мікроскоп фокусується на об’єкт обертанням мікрометричних гвинтів 71 і 72.

Диск 69 має вигравірувані числа збільшення фотоокулярів.

Бінокулярна насадка 16 встановлена у гніздо корпуса мікроскопа постійно. Окулярні трубки насадки можна розсувати у межах 55...75 мм в залежності від відстані між центрами очей спостерігача. У лівій окулярній трубці змонтовано механізм з кільцем 73, що повертається шкалою для установлення окуляра по оку спостерігача у межах  5 діоптрій.





Рис.1.4. Металографічний мікроскоп

Головка 67 мікроскопа встановлена на кронштейні мікрометричного механізму. На головці закріплений револьвер 74 із об’єктивами, котрий можна обертати тільки при піднятому до упора предметному столику.

Переміщення столика у вертикальному напрямку здійснюється за допомогою рукоятки 103. У установленому стані столик фіксується за допомогою рукоятки 104.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации