Лабораторная работа «Исследование микроструктуры чугунов»

⇐ ПредыдущаяСтр 14 из 19Следующая ⇒

Цель работы: Изучение микроструктуры полированной поверхности серых чугунов с помощью металлографического микроскопа.

Оборудование: металлографический микроскоп, коллекция микрошлифов и альбом микроструктур серых чугунов.

Теория: Чугуны, кристаллизующиеся согласно диаграмме состояний железо – углерод, где почти весь углерод находится в свободном состоянии в виде графита пластинчатой формы, называют серыми.

По структуре металлической основы серые чугуны бывают:

1 серый ферритный со структурой феррит и графит

пластинчатый (рисунок 4.1, а). Почти весь углерод находится в виде графита;

2 серый перлитный со структурой феррит, перлит и графит

пластинчатый (рисунок 4.1, б). Количество связанного углерода < 0, 8%;

3 серый перлитный со структурой перлит и графит

пластинчатый (рисунок 4.1, в). Количество связанного углерода 0, 8%.

а) б) в)

Рисунок 4.1 – Микроструктура серых чугунов

Механические свойства серого чугуна зависят от свойств металлической основы и, главным образом, количества, формы и размеров графитных включений. Прочность, твердость и износостойкость чугунов растут с увеличением количества перлита в металлической основе. Решающее влияние графита обусловлено тем, что его пластинки, прочность которых ничтожно мала, действуют как надрезы и трещины, пронизывающие металлическую основу и ослабляющие ее. По этой причине серый чугун плохо сопротивляется растяжению, имеет низкую прочность и пластичность. Относительное удлинение при растяжении не зависимо от структуры основы не превышает 0, 5%. Чем крупнее и прямолинейнее форма графитных включений, тем ниже сопротивление серого чугуна разрыву. И наоборот, чем меньше и разобщеннее графитные включения, тем меньше их отрицательное влияние.

Серые чугуны маркируют буквами СЧ (серый чугун) и цифрой характеризующей предел прочности чугуна при растяжении. Серый чугун марки СЧ35 имеет 𝞼 _в =35кгс/мм² или 35*9, 8=350МПа.

Таблица 4.1 – Свойства серых чугунов по ГОСТ 1412-85

Марка чугуна	Твердость по HB при толщине стенки отливки 15 мм	Временное сопротивление при растяжении 𝞼 _в, МПа (кгс/мм²), не менее
СЧ10 СЧ15 СЧ18 СЧ20 СЧ21 СЧ24 СЧ25 СЧ30 СЧ35	- - -	100 (10) 150 (15) 180 (18) 200 (20) 210 (21) 240 (24) 250 (25) 300 (30) 350 (35)

Серый чугун является одним из важнейших литейных машиностроительных материалов, так как он дешев, обладает высокими литейными свойствами, хорошей обрабатываемостью резанием, высокой износостойкостью, нечувствительностью к надрезам. Серый чугун применяется для отливок корпусов электрических машин, крепежных деталей, плит и пр.

Для повышения прочности серые чугуны модифицируют путем присадки модификаторов (ферросилиций, силикокальций и др.) в ковш перед разливкой. Структура модифицированного чугуна состоит из мелких, равномерно расположенных в металлической (перлитный, ферритный) основе, включений графита (рисунок 4.2), что способствует повышению прочности и уменьшению хрупкости чугуна.

Рисунок 4.2 – Микроструктура серого ферритного модифицированного чугуна

Ход работы: После исследования микрошлифов под металлографическим микроскопом сопоставить их микроструктуру с соответствующим изображением в альбоме микроструктур.

В результате исследования определить структуру образцов и сделать рисунки микроструктуры образцов.

Пример:

1) Серый чугун ферритный со структурой феррит и графит

пластинчатый.

Вывод: При исследовании микроструктур полированной поверхности серых чугунов стоит обратить внимание на их состав. В ходе анализа визуальное выделение и определение различных компонентов сплава помогает отнести микрошлиф к той или иной группе. Для их определения достаточно сравнить изображения в металлографическом микроскопе и в альбоме микроструктур серых чугунов.

БЛОК 5. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ

Классификация металлов

Все металлы могут быть разделены на две большие группы:

- черные металлы, которые имеют темно-серый цвет, большую удельную плотность, высокую температуру плавления, относительно высокую твердость и во многих случаях обладают полиморфизмом. Наиболее типичным металлом этой группы является железо. К этой же группе относят кобальт, никель, марганец, а также тугоплавкие металлы, урановые металлы, редкоземельные и щелочноземельные металлы.

- цветные металлы чаще всего имеют характерную окраску: красную, желтую, белую. Они обладают большой пластичностью, малой твердостью, относительно низкой температурой плавления; для них характерно отсутствие полиморфизма.

Цветные металлы подразделяются на следующие группы:

- легкие металлы - бериллий, магний, алюминий, обладающие малой удельной плотностью;

- легкоплавкие металлы - цинк, олово, свинец, кадмий, висмут и др;

- благородные металлы - серебро, золото, металлы платиновой группы. К ним же относится полублагородная медь. Обладают высокой устойчивостью против коррозии.

Алюминий и его сплавы

Алюминий - легкий металл с удельной плотностью 2, 7 Мг/м3. Кристаллическая решетка кубическая гранецентрированная. Температура плавления 657 °С. Алюминий хорошо проводит тепло и электричество. Химически активен, но образующаяся плотная пленка Al₂О₃ предохраняет его от коррозии.

Механические свойства отожженного алюминия технической чистоты(АДМ): σ b = 80 МПа; σ Т = 30 МПа; δ = 35 %. Технический алюминий (АД и АД1) не применяется как конструкционный материал из-за низкой прочности. Однако высокая пластичность, коррозионная стойкость и электропроводность позволяют использовать его для получения деталей глубокой штамповкой и тончайших фольг, в качестве проводникового материала, а также в быту для транспортировки и хранения продуктов питания.

Чистый алюминий имеет плохую обрабатываемость резанием, неудовлетворительные литейные качества (большую усадку затвердевания – до 6 %). В связи с этим большое применение находят сплавы на основе алюминия, в которых добавление различных элементов позволяет при сохранении достоинств алюминия получить другие более высокие свойства.

⇐ Предыдущая 9 10 11 12 131415 16 17 18 Следующая ⇒