Металлографическое определение углерода в отожженных сталях

По микроструктуре

Отличие доэвтектоидных сталей от заэвтектоидных

В доэвтектоидных и заэвтектоидных сталях имеется одна общая для обоих типов структур составляющая - перлит. Отличить при микроанализе до- и заэвтектоидные стали друг от друга можно только по избыточным выделениям: если в структуре находится избыточный феррит, то сталь доэвтектоидная, а если вторичный цементит, то сталь заэвтектоидная.

Имеются два металлографических способа отличить доэвтектоидные стали от заэвтектоидных.

а) При травлении раствором азотной кислоты избыточные феррит и цементит под микроскопом выглядят как светлые участки структуры, по сравнениюс перлитом. Относительное весовое количество избыточного феррита в доэвтектоидных сталях может изменяться от 100 % (сталь состава точки Р) до 0 % (сталь состава точки S). В то же время количество вторичного цементита в заэвтектоидных сталях может изменяться в узких пределах - от 0 % (сталь состава точки S) до 20 % (сталь состава точки Е).

Если в отожженной стали вместе с темными зёрнами перлита, обнаруживается светлая составляющая, образованная из отдельных зерен и занимающая более 20 % всей площади шлифа, то эта составляющая является избыточным ферритом, и сталь - доэвтектоидная.

б) Если относительное количество светлой составляющей меньше 20 %, или если при микроанализе трудно произвести количественную оценку, то эта светлая составляющая может оказаться как избыточным ферритом, так и вторичным цементитом.

При наличии некоторого опыта можно отличить вторичный цементит от избыточного феррита по форме и оттенку: после отжига сетка избыточного феррита неравномерна по ширине и составлена из отдельных зерен, в то время как сетка вторичного цементита на шлифе выявляется в виде непрерывных тонких линий практически одинаковой ширины.

Сетка более твёрдого вторичного цементита после полировки слегка выступает над более мягким перлитом в виде рельефа.

Вторичный цементит может выделяться из аустенита также в виде изолированных игл, как по границам, так и внутри колоний перлита.

Наконец, цементит выглядит под микроскопом более светлым по сравнению с ферритом.

Если углеродистая сталь хорошо отожжена, т. е. приведена в равновесное состояние, то микроструктурным анализом можно определить содержание в ней углерода.

Такие определения фактически выполняют только для доэвтектоидных сталей, так как в заэвтектоидных сталях значительное изменение в содержании

углерода мало и почти незаметно изменяет микроструктуру.

Углерод в доэвтектоидной стали распределен между избыточным ферритом и перлитом. В феррите содержатся тысячные доли процента углерода, которыми можно пренебречь и считать, что практически весь углерод в доэвтектоидной стали находится в перлите. В перлите содержится 0,8 % С. В доэвтектоидной стали на перлит приходится только часть сплава, и содержание углерода в весовых процентах пропорционально площади шлифа, занимаемой перлитом. Эта пропорция вытекает из примерного равенства удельных весов феррита и перлита; в противном случае по микроструктуре можно было бы судить только об объемном соотношении.

Содержание углерода в доэвтектоидной стали:

% С = 0,8× F _П / 100,

где F _П – площадь, занятая перлитом (в %) в поле зрения микроскопа.

F _П чаще всего оценивают на глаз. Такой метод может показаться слишком грубым; в действительности же он дает хорошие результаты. Если абсолютная ошибка в оценке площади, занимаемой перлитом, составляет 10 %, то абсолютная ошибка в определении содержания углерода составляет всего 0,08 %.

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Основные положения по теме работы.

3. Описание отдельных стадий выполнения работы с указанием используемого оборудования, с необходимыми пояснениями, цифровыми данными, зарисовками микроструктур и их описаниями.

4. Анализ полученных результатов, выводы.

Контрольные вопросы

1. Какое содержание углерода в эвтектоидной стали?

2. Какую кристаллическую решетку имеют a- и g-железо?

3. Что такое аустенит, феррит, перлит, цементит?

4. Укажите название областей на стальной части диаграммы.

5. Какие процессы протекают в процессе охлаждения стали при 727 °С?

6. Какое максимальное содержание углерода в аустените?

7. Какое максимальное содержание углерода в феррите?

8. Как влияет содержание углерода на свойства стали?

ПРИЛОЖЕНИЕ

Дата добавления: 2014-12-24