МИНИСТЕРСТВО общего и профессионального образования свердловской области
Государственное Автономное ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ образовательное учреждение
« КАМЕНСК-УРАЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
(ГАПОУ СПО СО «КУПК»)
методические указания
для выполнения лабораторной работы
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
Тема: Микроанализ серых чугунов
по ОП04. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Для специальностей:
15.02.01 «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования»( по отраслям)
Форма обучения: очная
Срок обучения: 3 г. 10 мес.
Уровень освоения: базовый
2016
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7
Тема: Микроанализ серых чугунов
- Формирование умений проводить исследования и испытания материалов;
- Закрепление знаний о строении и свойствах металлов, методах их исследования.
- Развитие общих компетенций:
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
ПК 1.4. Выбирать методы восстановления деталей и участвовать в процессе их изготовления.
Задачи работы:
-Научиться самостоятельно проводить микроанализ чугунов;
-Изучить структуры чугунов.
Теоретическое обоснование:
К чугунам относятся сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14 %С.
Практическое применение находят чугуны с содержанием углерода до 4 – 4,5 %. При большем количестве углерода, механические свойства существенно ухудшаются.
Промышленные чугуны не являются двойными сплавами, а содержат кроме Fe и С, такие же примеси, как и углеродистые стали Мn, Si, S, P и др. Однако в чугунах этих примесей больше и их влияние иное, чем в сталях.
Серые чугуны получают при меньшей скорости охлаждения отливок, чем белые. Они содержат 1 – 3 %Si – обладающего сильным графитизирующим действием.
Серый чугун широко применяется в машиностроении. Он хорошо обрабатывается режущим инструментом. Из него производят станины станков, блоки цилиндров, фундаментные рамы, цилиндровые втулки, поршни и т. д.
Серые чугуны маркируются буквами СЧ и далее следует величина предела прочности при растяжении (в кгс/мм2), например СЧ 15, CЧ 20, СЧ 35 (ГОСТ 1412-85).
Графит в сером чугуне наблюдается в виде темных включении на светлом фоне нетравленного шлифа. По нетравленному шлифу оценивают форму и дисперсность графита, от которых в сильной степени зависят механические свойства серого чугуна.
Серые чугуны подразделяют по микроструктуре металлической основы в зависимости от полноты графитизации. Степень или полноту графитизации оценивают по количеству свободно выделившегося (несвязанного) углерода.
Рисунок 1 Микроструктура серых чугунов (слева схематическое изображение):
а) доэвтектический; б) эвтектический; в) заэвтектический.
Рисунок 1.1 – Схемы микроструктур чугуна: а – серый чугун на ферритной основе; б – чугун с вермикулярным графитом; в – серый феррито-перлитный чугун; г – серый чугун на перлитной основе; д – высокопрочный феррито-перлитный чугун; е –высокопрочный перлитный чугун; ж – белый чугун (доэвтектический; графит отжига (хлопьевидный).
Серые чугуны подразделяют по микроструктуре металлической основы в зависимости от полноты графитизации: а) на ферритной основе;
б) на феррито-перлитной основе; в) на перлитной основе.
Серые чугуны маркируются по ГОСТ 1412–85 буквами СЧ, после которых следует величина временного сопротивления (предел прочности) при растяжении в кГ/мм. Пример. Серые чугуны СЧ15, CЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ35.
Вермикулярный чугун содержит графит червеобразной (вермикулярной) формы, получаемый за счёт модификации жидкого металла магнием и редкоземельными металлами. От пластинчатого вермикулярный графит отличается округлыми краями, меньшими размерами и меньшим отношением длины включения к его толщине (рис. 1, б). Поэтому вермикулярный графит не является таким концентратором напряжений, как пластинчатый. Его можно
рассматривать как переходную форму от пластинчатого к шаровидному графиту.
Чугуны с вермикулярным графитом широко используют вместо серого чугуна в автомобилестроении, тракторостроении и энергетическом машиностроении для деталей, работающих при значительных механических нагрузках в условиях износа, гидрокавитации, переменном повышении температуры (например, для производства головок цилиндров крупных дизелей).
В зависимости от полноты графитизации встречается так же, как и в сером чугуне, ферритная, перлитная и феррито-перлитная основа вермикулярного чугуна. Он маркируется по ГОСТ 2894–89 буквами ЧВГ, после которых следует величина временного сопротивления(предел прочности) при растяжении в кГ/м.
Пример: ЧВГ30, ЧВГ35, ЧВГ40, ЧВГ45.
Высокопрочный чугун выплавляют с присадкой большего количества модификаторов: магния или церия, которые в процессе кристаллизации придают графиту глобулярную или шаровидную форму (рис. 1, е). Такие графитные включения меньше ослабляют структуру чугуна, что позволяет повысить прочность материала и сопротивление ударной нагрузке
(ударную вязкость).
Пример. Высокопрочные чугуны ВЧ35, ВЧ45, ВЧ60, ВЧ80, ВЧ100.
Высокопрочные чугуны используют в изделиях ответственного назначения (станины металлорежущих станков, молотов и прессов), а также для замены сталей при производстве сложных по форме деталей (коленчатые валы дизельных и автомобильных двигателей и др.).
Ковкий чугун получают путём длительного графитизирующего отжига отливок из белого доэвтектического чугуна. При отжиге цементит распадается с образованием графита в форме хлопьевидных включений с рваными краями (рис1, з). Благодаря этому ковкий чугун имеетмеханические свойства (высокая ударостойкость, обрабатываемость и износостойкость), близкие к высокопрочному чугуну. Поэтому его широко применяют для изготовления шестерён, поршней, шатунов и других литых деталей сложной формы.
В зависимости от полноты графитизации встречаются так же, как и в сером чугуне, ферритная, феррито-перлитная и перлитная основы.
Отливки из ковкого чугуна маркируют по ГОСТ 1215–79 буквами КЧ, после которых
указана величина временного сопротивления (предел прочности) при растяжении в кГ/мм и через тире) значение относительного удлинения δ при растяжении в %.
Пример. Ферритные КЧ30-6, КЧ33-8, феррито-перлитные КЧ35-10, КЧ37-12 и перлитные КЧ64-3 и КЧ80-1,5.
Приборы, инструменты и материалы: микроскоп металлографический и образцы серых чугунов.
Порядок выполнения работы:
1. Выбранный микрошлиф установить на предметный столик микроскопа.
2. Включить микроскоп.
3. Смотреть в окуляр, при этом вращать макровинт до тех пор, пока в окуляре не покажется изображение микроструктуры образца, ранее установленного на предметный столик микроскопа.
4. Для получения более четкого изображения микроструктуры образца можно использовать микровинт. Стопорным винтом закрепить ее.
5. Полученную микроструктуру образца зарисовать.
6. Отключение микроскопа ведется в порядке, обратном включению (освободить стопорный винт, отключить автотрансформатор до нуля, отключить его от сети электрического тока, отсоединить его от микроскопа, убрать микрошлиф).
Контрольные вопросы:
1. Какие сплавы относятся к чугунам?
2. На какие группы подразделяют чугуны?
3. Что называют ледебуритом?
4. Как маркируются чугуны?
5. Сколько углерода содержится в эвтектическом чугуне?
