Приборы, материалы и инструменты

· микроскоп МИМ-7;

· комплект микрошлифов сталей;

Краткие теоретические сведения

Железоуглеродистые сплавы, содержащие углерода менее 2,14 %, называются сталями, а более 2,14 % – чугунами. Структура стали в равновесном состоянии, зависит от содержания в ней углерода. После полного отжига в углеродистой стали присутствуют следующие фазы и структурные составляющие: феррит, цементит, перлит.

Феррит (Ф) – твердый раствор углерода в α-железе. Он является продуктом диффузионного превращения аустенита при его охлаждении ниже температур линии GPSK. Максимальное содержание углерода в феррите при комнатной температуре достигает 0,006 %. Феррит является пластичной фазой. Его относительное удлинение δ = 50 %, твердость зависит от концентрации углерода и других растворенных примесей и изменяется в пределах НВ 450–800.

Феррит обладает ферромагнитными свойствами, в парамагнитное со- стояние переходит при температуре 768 °С.

Цементит (Ц) – химическое соединение углерода с железом – карбид железа Fe3C. Кристаллическая решетка цементита очень сложная ромбическая. Цементит обладает металлическим блеском, тепло- и электропроводностью, малыми магнитными свойствами до температуры 210 °С. Цементит – самая твердая составляющая, НВ = 8 000. Его пластичность практически равна нулю.

Перлит (П) – эвтектоидная смесь из кристаллов цементита и феррита, образующаяся при диффузионном распаде аустенита в результате медленного охлаждения последнего. Содержание углерода в перлите 0,8 %.

В зависимости от формы цементита различают:

а) зернистый перлит, в котором цементит имеет форму зерен, расположенных в феррите;

б) пластинчатый перлит, в котором цементит и феррит имеют форму пластин, последние образуют смесь чередующихся пластин цементита и феррита.

Форма и размер цементитных частиц в перлите существенно влияют на свойства стали. Так, например, зернистый перлит более пластичен и имеет меньшую твердость, чем пластинчатый. С уменьшением размера цементит- ных частиц твердость и прочность перлита возрастают.

Доэвтектоидные стали содержат от 0,02 до 0,8 % углерода. Стали состоят из феррита (Ф) (светлые зерна) и перлита (П) (темные зерна). Количество перлита увеличивается, а феррита – уменьшается пропорционально увеличению содержания углерода. По соотношению площадей, занимаемых в исследуемой структуре перлитом и ферритом, что с определенной степенью точности соответствует соотношению их объемов, можно определить содержание углерода в стали. Для того чтобы подсчитать содержание углерода в доэвтектоидной стали, необходимо определить площадь fп, занимаемую перлитом на микрошлифе относительно всего поля зрения, и умножить на содержание углерода в перлите.

Эвтектоидная сталь содержит 0,8 % углерода, в ее структуру входит только перлит.

Заэвтектоидные стали содержат углерода более 0,8 %. Они состоят из перлита и цементита вторичного, который расположен обычно в виде светлой сетки или светлых вытянутых зерен (цепочки) по границам зерен перлита.