МИКРОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ
Микроструктура – строение металла, видимое при большом увеличении (более 70-кратного) с помощью металлографического микроскопа, который позволяет рассматривать непрозрачные объекты в отраженных от их поверхнос-ти лучах света и этим отличается от микроскопа биологического.
Для проведения микроанализа из металла вырезают небольшой образец – микрошлиф, одну плоскость которого, для обеспечения высокой отражательной способности, шлифуют, затем полируют до зеркального состояния. Структура проявляется протравливанием поверхности шлифа каким-либо химическим реактивом (для железоуглеродистых сплавов – 3 – 5 % – ным спиртовым раствором азотной кислоты). Под влиянием этого реактива полированная поверхность зерен феррита и цементита не окрашивается, остается светлой, а их границы растворяются интенсивней до образования углублений, рассеивающих лучи света, поэтому под микроскопом выглядят темными линиями.
В зависимости от содержания углерода может быть нескольких видов структуры углеродистых сталей после отжига: «феррит + перлит», «перлит», «перлит + цементит вторичный». Механические свойства структурных составляющих углеродистых сталей представлены в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Механические свойства структурных составляющих сталей
Структурная составляющая | Твердость НВ, МПа·10-1 | Относительное удлинение δ, % | Предел прочности при растяжении σв | |
МПа | кгс/мм2 | |||
Феррит Цементит Перлит (пластинчатый) Перлит (зернистый) | 80 – 90 800 – 900 190 – 230 160 – 190 | 40 – 50 – 9 – 12 18 – 25 | – | – |
Феррит – однофазная структурная составляющая доэвтектоидных сталей – твердый раствор углерода и примесей в альфа-железе. Растворимость углерода крайне мала: 0,006 % при 0 °С (точка Q) и 0,025 % при 727 °С (точка Р), и феррит можно считать технически чистым железом (железо «армко»). Феррит не травится азотной кислотой и под микроскопом имеет вид различных по размеру и ориентировке светлых зерен с хорошо различимыми границами (рис. 1.1, а).
|
| ||||
а б в г
Рис. 1.1. Микроструктура сталей: а – феррит (´ 300); б – доэвтектоидная: Ф + П (´ 150); в – эвтектоидная: П (´ 1200); г – заэвтектоидная: П + ЦII (´ 600)
Цементит – однофазная структурная составляющая заэвтектоидных сталей, химическое соединение – карбид железа Fe3C. Содержание углерода –
6,67 %. Цементит не травится азотной кислотой и под микроскопом выглядит в виде светлых кристаллов пластинчатой формы (рис. 1.1, в, д ).
Перлит – двухфазная составляющая, эвтектоидная смесь феррита и цементита с содержанием углерода 0,765 % (0,8 %). При увеличении в 100 – 400 раз границы фаз (феррита и цементита) в результате травления шлифа сливаются в единый фон, зерна перлита под микроскопом – темные (рис. 1.1, б). Большое увеличение позволяет наблюдать в перлите отдельные участки феррита и плас-тины цементита (рис. 1.1, в). Размер пластин цементита влияет на механические свойства перлита: чем мельче эти пластины, тем выше твердость и прочность перлита. Для увеличения пластичности и снижения твердости пластинчатого перлита специальным отжигом из него можно получить перлит зернистый (см. табл. 1.1).
Количество структурных составляющих в отожженной доэвтектоидной стали в зависимости от содержания в ней углерода, которое определяет ее строение и свойства, приведено в табл. 1.2.
Таблица 1.2
Количество структурных составляющих в стали
в зависимости от содержания в ней углерода
Структурные составляющие стали, % | Содержание углерода в стали, % | ||||
0,006 | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | |
Перлит Структурно свободный феррит | 0,0 | 0,0 |
Соотношение площадей структурных составляющих доэвтектоидных сталей с достаточной точностью определяет содержание в них углерода. Поэтому, считая, что феррит практически не растворяет углерод (0,006 %), а перлита в структуре стали 0,8 %, можно подсчитать содержание углерода в доэвтектоидной стали, определив с помощью микроскопа количественное соотношение между структурными составляющими по площади шлифа.
Следовательно, содержание углерода, %, в доэвтектоидной стали составляет такую часть от 0,8 %, какую составляет площадь, занятая перлитом от
общей площади структуры шлифа в поле зрения окуляра микроскопа:
,
где П – количество перлита в структуре стали, %.
Подсчитав содержание углерода в стали и изучив ее структуру с помощью микроскопа, пользуясь таблицами стандартов, можно определить (ориентировочно) марку стали и ее свойства, а, следовательно, и область ее применения.
Дата добавления: 2017-10-04; просмотров: 1128;