Определение процентного содержания углерода

Утверждаю

Ректор университета

__________________А.В.Лагерев

«____»____________2008 г.

 

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ

Углеродистых сталей

Методические указания

К выполнению лабораторной работы №4

Для студентов всех специальностей и форм обучения

Издание 4-е, переработанное

 

Брянск 2008

 

УДК 669.01

 

Материаловедение. Изучение микроструктуры углеродистых сталей: методические указания к выполнению лабораторной работы № 4 для студентов всех специальностей и форм обучения.- Изд. 4-е, перераб. – Брянск: БГТУ, 2008. – 8 с.

 

Разработал:

В.Я.Жарков

канд. техн. наук, доц.,

 

Рекомендовано кафедрой «Технология металлов и металловедение» БГТУ (протокол №3 от 04.04.08)

 

Печатается по изданию: Материаловедение. Углеродистые стали. Методические указания к выполнению лабораторной работы № 4 для студентов всех специальностей и форм обучения.- Изд. 3-е, переработанное. – Брянск: БГТУ, 2000. – 9 с.

 

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Цель данной работы - изучить микроструктуры наиболее распростра­ненных в практике углеродистых сталей после отжига при различном со­держании углерода.

В ходе выполнения работы приобретаются практические навыки определения форм и природы структурных составляющих углеродистых сталей, а также оценки содержания углерода по микроструктуре.

Выполнению этой работы должно предшествовать знакомство студен­тов с техникой микроскопического анализа.

Работа рассчитана на 2 часа. Для её выполнения необходимы: коллекция микрошлифов углеродистых сталей, металлографический микро­скоп, альбом микроструктур и других иллюстраций к курсу "Материало­ведение" (раздел "Стали").

 

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЯХ

 

Сталями называются сплавы железа с углеродом при содержании последнего до 2,14 % С. Кроме этих основных компонентов, в стали содержатся постоянные примеси - марганец, кремний, сера и фосфор. Их содержание невелико и регламентируется по ГОСТ 1050-88 и ГОСТ 1435-90. В связи с этим можно считать, что микроструктура стали определяется в основном содержанием углерода.

Углеродистые стали классифицируются по следующим признакам:

- по химическому составу (содержание углерода);

- по микроструктуре.

 

Классификация углеродистых сталей по содержанию углерода

 

В зависимости от содержания углерода в железоуглеродистом сплаве различают:

- техническое железо (содержит углерода до 0,05 %);

- низкоуглеродистая сталь (0,05...0,25 % С);

- среднеуглеродистая сталь (0,30...0,50 % С);

- сталь с повышенным содержанием углерода (0,50...0,7 % С);

- высокоуглеродистая сталь (свыше 0,7 % С).

Классификация углеродистых сталей

По микроструктуре

 

В микроструктуре углеродистых сталей присутствуют три струк­турные составляющие в различных формах и сочетаниях.

Феррит - твердый раствор углерода в альфа-железе. Для ферритной структурной составляющей характерны следующие формы: зернистая, сетчатая и типа видманштеттового строения.

Цементит (карбид железа) - химическое соединение, от­вечающее формуле Fe₃C. Свободный цементит может присутствовать в стали в виде зернышек, игл и сетки.

Перлит - эвтектоидная смесь феррита и цементита, обра­зующаяся при 0,8 % С. Перлит в зависимости от формы частичек це­ментита бывает пластинчатый и зернистый.

Микроструктура углеродистой стали выявляется на шлифах после травления 3...4 % раствором азотной кислоты в спирте. При этом феррит и цементит имеют белый цвет, а перлит -перламутровый. Обычно избыточный феррит занимает большие участки и легко отличается от цементита, который в стали бывает в неболь­ших количествах. Если сталь характеризуется повышенным содержа­нием углерода, близким к 0,8%,то феррит располагается в виде белой тонкой сетки, похожей на сетку цементита. В этом случае отличить цементит от феррита можно путем травления шлифа пикратом натрия, который окрашивает цементит в темно-коричневый цвет, ос­тавляя феррит белым.

В зависимости от сочетания микроструктурных составляющих (в соответствии с диаграммой состояния "железо-цементит") углеро­дистые стали делятся на доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные.

Микроструктура доэвтектоидной стали состоит из перлита и избы­точного феррита (рис.1). При этом по мере увеличения содержания углерода количество перлита возрастает, а феррита - убывает (рис.2,3,4).

Эвтектоидные стали имеют микроструктуру, состоящую только из перлита (рис.5).

Микроструктура заэвтектоидных сталей состоит из перлита и избыточного (вторичного) цементита (рис.6).

 

Определение процентного содержания углерода

По микроструктуре

 

Зная относительное количество перлита в доэвтектоидной стали, можно определить приблизительное содержание углерода по формуле:

0,8×К,

где К - относительная величина площади, занятой перлитом, в про­центах ко всей наблюдаемой площади.