Дослідження структурних складових сталей

Методичні вказівки

до лабораторних робіт

з дисципліни

МЕТАЛИ І ЗВАРЮВАННЯ В БУДІВНИЦТВІ

(для студентів 3 курсу денної форми навчання

спеціальності 6.060101 "Промислове і цивільне будівництво")

Харків – ХНАМГ – 2011

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни “Метали і зварювання в будівництві ”(для студентів 3 курсу денної форми навчання спеціальності 6.060101 "Промислове і цивільне будівництво") / Харк. нац. акад. міськ. госп-ва; уклад:
Сидоренко В. Ф., Гарбуз Н.В., О.О. Верхуша – Х.: ХНАМГ, 2011 - 30с.

Укладачі: В.Ф.Сидоренко

Н.В.Гарбуз

О.О. Верхуша

Рецензент: к. т. н. Ю.В. Мінєєва

Рекомендовано кафедрою електричного транспорту,

протокол № 2 від 20 вересня 2011 р.

Лабораторна робота №1

Дослідження структурних складових сталей

Мета роботи:

1. Засвоїти методику вимірювання на твердомірі ПМТ – 3.

2. Зробити вимір твердості фериту і перліту.

Загальні відомості:

Мікротвердість - це твердість окремих мікроструктурних складових частин або мікрооб’ємів металу. Метод призначено для виміру твердості дуже малих об’ємів матеріалів, а також для визначення твердості дрібних деталей, тонкої проволоки або стрічки, тонких поверхневих шарів, покрить та ін. Вимір на приладі ПМТ-3 виконують вдавленням алмазної пірамідки (індентора) у поверхню металу. Кут при вершині пірамідки між протилежними гранями складає 136⁰. Після вдавлення пірамідки на поверхні зразка металу залишається відбиток, діагональ якого вимірюється за допомогою шкали, що нанесена на скло об’єктива. При використанні ПМТ-3 на відміну від звичайних методів вимірювання твердості (Брінелля, Віккерса, Роквелла), навантаження дуже мале (від 0,05 до 5Н), завдяки чому розміри відбитка також незначні (діагональ відбитка звичайно від 3 до 300мкм, глибина - від 0,5 до 40 мкм). Випробуванню на мікротвердість піддають як дуже м’які матеріали, так і матеріали, твердість яких близька до твердості алмазу. Число мікротвердості Н₀, МПа, розраховують за формулою

,

де Р – навантаження, Н;

d – діагональ відбитка, мкм (d=7 – 50 мкм);

- площа бокової поверхні отриманого пірамідального відбитка.

Згідно з ГОСТом число мікротвердості записують без одиниці виміру: Н₀=1050,3.

Рис. 17 – Мікротвердомір ПМТ-3:

1 – станина; 2 - стояк з різьбою; 3 - гайка стопорна; 4 - гвинт затискний;

5 - гвинт грубого настроювання; 6 – окуляр; 7 – тубус; 8 – навантажувач;

9 - стіл поворотний; 10 – індентор; 11 – стіл; 12 – мікро гвинти

Порядок проведення роботи:

1. Ввімкнути прилад у мережу.

2. Дістати з ексикатора мікрошліф і установити його на столик під об’єктивом.

3. Спостерігаючи в окуляр мікроскопа і повертаючи мікрогвинти столика, переміщувати мікрошліф таким чином, щоб перехрестя окуляра знаходилось у центрі об’єкта, твердість якого бажаємо знайти.

4. Повернути предметний столик проти годинної стрілки до упору (повертати столик треба плавно, без поштовхів).

5. Повільним поворотом ручки аретиру проти годинної стрілки опустити шток навантажувального механізму (здійснюється вдавлення алмазної пірамідки). Ручку аретиру слід повертати протягом 10 – 15с. Після витримки 5с ручку треба повернути у вихідне положення.

6. Повернути предметний столик за годинною стрілкою до упору.

7. Зробити вимірювання діагоналі відбитка.

8. Мікрогвинтами підвести відбиток до перехрестя таким чином, щоб дві сторони перехрестя прилягали до двох боків відбитка. При цьому відліковий барабан повинен знаходитися на нулі.

9. Обертати відліковий барабан доти, поки перехрестя окуляра не співпаде з протилежними гранями відбитка.

10. Зняти відлік з відлікового барабану.

11. Після закінчення виміру відбитка повертати відліковий барабан до вихідного положення.

12. Установити відліковий барабан на нуль. Вибрати нові зерна мікроструктури (або змінити шліф) і зробити операції згідно з п.п.1 – 11.

Для отримання найбільш достовірних результатів вимір твердості здійснюють три рази для кожної структурної складової. Результати вимірів занести в журнал.

Обробка дослідних даних

Відомо, що структура сталі складається на 100% з перліту при вмісту вуглецю С=0,8%. Користуючись цим положенням, можна приблизно визначити кількість вуглецю у сталі з іншим вмістом вуглецю, а по змісту вуглецю – марку сталі.

Визначивши на око площу, яку займає перліт (S_n), за формулою

,

підрахувати вміст вуглецю.

Розміри відбитка, а саме діагоналі визначають за формулою

,

де m – число розподілів відлікового барабану;

е – ціна одного розподілу відлікового барабану, яка дорівнює 0,3мм.

За трьома результатами виміру діагоналі відбитка визначити середнє арифметичне (для кожної структурної складової):

.

З таблиці, що надається до приладу ПМТ-3, визначають твердість за Брінеллем. Отримані дані порівнюють з даними, які наведені в теоретичній частині роботи, і дають прояснення, чому твердість фериту і перлиту неоднакова.

Запитання для самоконтролю

1. Які є структурні складові сталі?

2. Дайте формулювання перліту, фериту, аустеніту, ледебуриту, цементиту.

3. Дайте формулювання мікроструктурі.

4. Коли використовують вимір мікротвердості?

5. Як здійснюється взаємодія між компонентами у сталях і чавунах?

6. Накресліть спрощену схему діаграми Fe – С.

7. Назвіть області існування структурних складових сталей.

8. Як позначається мікротвердість?

Лабораторна робота №2