Макроструктура металла и сплавов

Цель: Научиться исследовать дефекты и структуру сталей макроструктурным методом.

Ход работы.

Приготовление макрошлифов.

Для приготовления макрошлифов необходимо:

Взять образец заготовки;

Обработать ее на токарном станке;

Отшлифовать ее наждачной бумагой;

Обезжирить заготовку спиртом для удаления остатков абразива, металлической пыли и масла;

Затем производим тр

авление заготовки.

После чего мы ясно наблюдаем структуру металла и его дефекты, которые могут привести тот или иной агрегат к быстрому износу.

А. Штампованный крюк. В. Кованный крюк.

Строение и дефекты стального слитка

Слитки формируются при затвердевании расплавов в изложницах, заданной формы и размера, и предназначена для последующей обработки давлением.

При травлении продольного и поперечного сечения слитка выявляется расположение и размеры кристаллов дендритов в центре и на периферии. Наблюдается также различная травимость макрошлифов по сечению, что указывает на хим. неоднородность слитка. Степень неоднородности зависит от способа пр-ва сталей, размеров слитка, химического состава, способа и температуры разливки, скорости охлаждения.

Различают по структуре слитки, спокойной стали – раскисленные (Al, Si и др.), кипящие стали, полуспокойные стали.

Строение и дефекты слитка спокойной стали

Выявляем 3 кристаллических зоны.

Расположенная у поверхности слитка представляет собой тонкий слой металла состоящий из мелких неориентированных кристаллов, образующихся в условиях большего переохлаждения.

Состоит из крупных вогнутых от поверхности к центру дендритов – называется зоной столбчатых кристаллов или зоной транскристаллизации. Размер 2 зоны тем больше чем больше скорость охлаждения, зависит от высоты слитка и поперечного сечения.

Открытая усадочная раковина

Зона крупных неориентированных кристаллов, которая образуется в центральной части слитка при условии малой скорости охлаждения.

Быстроохлажденный слиток.

Асимметричная усадочная раковина.

Закрытая усадочная раковина

Усадочные раковины по форме и расположению бывают открытые симметричные, в случае если слиток охлаждается равномерно с боковых сторон и при утеплении сверху.

Закрытые симметричные - если слиток охлаждается без утепления сверху, в этом случае усадочная раковина перекрывается мостиком.

Асимметричные – если скорость охлаждения с одной стороны больше чем с других.

Удлиненная при большей разнице размеров, по высоте и ширине сечения усадочной раковины.

Удлиненная усадочная раковина.

Химическая неоднородность слитка (ликвация, сегрегация)

Зональная ликвация наблюдается в объеме слитка. Застывающая в первую очередь поверхностная зона является наиболее чистой от примесей частью слитка, которая застывает последней. В поперечном сечении слитка спокойной стали могут наблюдаться концентрические слои обогащенного примесями металла в слитках квадратного сечения – это так называемые ликвационные квадраты.

Строение и дефекты слитка кипящей стали

Слитки кипящей стали, отличаются структурной и химической неоднородностью. К основным дефектам кипящей стали, относятся: рыхлость в головной части, что влечет за собой большую обрезь с головного конца раскатанной полосы из-за возможности расслоения металла. Близкое расположение к поверхности слитка сотовых пузырей, большая неоднородность, что приводит к 18-20% несоответствия по составу в сечении заготовки по фосфору, сере, углероду – установленному к данной марке стали.

Лабораторная работа №2

Тема: Выявление распределения серы в стали (травление по Бауману)

Цель: Научиться выявлять распределение серы в стали.

Ход работы.

Для выявления распределения сернистых включений стали, используют метод снятия отпечатка по Бауману.

Методика получения отпечатка заключается в том, что после шлифования на наждачной бумаге, следует обезжиривание его, для чего прошлифованный образец протирают спиртом или содовым раствором для удаления следов абразивного материала, металлических частиц, следов масла, а затем идет снятие отпечатка. Для этого фотографическую бромосеребряную бумагу на свету смачивают в 5% растворе H2SO4, потом снимают с нее избыток раствора, слегка просушивая между двумя листами фильтрованной бумаги. После этого на подготовленную поверхность образца накладывают фотобумагу эмульсионным слоем вниз и, не смещая фотобумагу, слегка приглаживают ее резиновым валиком для удаления образующихся между бумагой и образцом пузырьков газа, т.к эти пузырьки могут отделить бумагу от металла и реакция в этом месте не пойдет.

На тех участках поверхности металла, где имеются сернистые соединения, происходит реакция с H2SO4, оставшейся на фотобумаге.

FeS(MnS) +H2SO4=FeSO4(MnSO4) +H2S­

Затем

H2S­+2AgBr=Ag2S¯+2HBr где Ag2S¯ - коричневый осадок.

Сернистый отпечаток крюка

Этот осадок и оседает на фотобумагу.

Изучение структуры в чугунных отливках с отбеленной поверхностью

Отбеленная чугунная отливка состоит из 3 зон:

Поверхностная зона – соприкасающаяся с кокилем, имеет структуру белого чугуна, обладающего твердостью и высоким сопротивлением к истиранию. Это так называемая зона отбела.

Переходная зона - имеет структуру половинчатого чугуна, состоящего из участков белого и серого чугуна, относительного качества этих участков изменяются при удалении от поверхности отливки.

Внутренняя зона, – закристаллизовавшаяся при медленном охлаждении, имеет структуру белого чугуна.

Макроструктура отбеленной чугунной отливки.

Прочность отбеленной отливки определяется соотношением размеров всех зон.

Лабораторная работа №3

Тема: микроструктурный метод исследования.

 Скачать реферат