Лабораторная работа 3 Определение объемной доли зерен второй

Лабораторная работа 3 Определение объемной доли зерен второй фазы Томск – 2012

Рекомендуемая литература • • • 1. Томас Г. Электронная микроскопия металлов. – М. : Иностранная литература, 1963. - 347 с. 2. Утевский Л. М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. – М. : Металлургия, 1973. – 584 с. 3. Чернявский К. С. Стереология в металловедении. – М. : Металлургия, 1977. - 208 с. 4. Гольдштейн М. И. , Фарбер Б. М. Дисперсионное упрочнение стали. - М. : Металлургия, 1979. – 208 с. 5. Гуляев А. П. Металловедение. – М. : Металлургия, 1978. – 647 с. 2

Цель работы Ознакомление с методиками объемной доли зерен второй фазы. определения 3

Задачи работы 1. Ознакомиться с методиками определения объемной доли зерен второй фазы; 2. Определить величину объемной доли зерен второй фазы; 3. Исходя из полученных результатов, оценить концентрацию углерода в стали. Вид отчетности: 1) Реферат «Фазовый состав углеродистой стали» (слайд 8) 2) Отчет «Определение объемной доли зерен второй фазы» 4

Фазовый состав материала Чистые металлы после кристаллизации всегда состоят из кристаллитов одного типа, т. е. из зерен одинакового химического состава. Совокупность зерен (кристаллитов) одинакового химического состава называется фазой. Все чистые металлы являются однофазными. В отличие от чистых металлов процесс образования сплавов намного сложнее. Результат кристаллизации редко бывает однозначным, поскольку определяется несколькими факторами: взаимной растворимостью компонент, условиями охлаждения, последующей термообработкой. Если сплав состоит из зерен одного химического состава, то он является однофазным (гомогенным). Если образуются кристаллы разного химического состава, то сплав считается многофазным (гетерогенным), а разновидности образующихся кристаллов определяют его фазовый состав. 5

Зерна разных фаз могут по-разному сосуществовать друг с другом. Невооруженным глазом зёренное строение не видно, оно доступно только при микроскопическом исследовании полированных, предварительно протравленных шлифов. Строение сплава, наблюдаемое через микроскоп, называется микроструктурой (на практике очень часто говорят просто «структура» ). Участки микроструктуры, которые одинаково выглядят при рассмотрении через микроскоп, называются структурными составляющими. Они имеют однообразную форму, дисперсность (размеры) и взаимное расположение зерен. Структурные составляющие могут состоять из а) кристаллов одной фазы или б) из смеси зерен нескольких фаз. Свойства сплавов определяются их микроструктурой, т. е. видом и составом структурных составляющих, которые, в свою очередь, определяются фазовым составом. 6

Структура феррито-перлитной стали Расплав Аустенит Феррит + перлит Перлит – продукт эвтектоидного распада аустенита при медленном охлаждении Fe-C-сплавов ниже 723°C. Аустенит (γ-железо) переходит в αжелезо, в котором около 0, 02% углерода; избыточный углерод выделяется в форме цементита или карбидов. Таким образом, перлит представляет собой эвтектоидную смесь двух фаз – феррита и цементита Перлит – англ. pearlite (от франц. perle - жемчуг); название предложено Хоу и связано с перламутровым блеском (перлит напоминает перламутр). 7

Структура промышленных сталей Перли Двухфазны т е стали Ферри Многофазн ые стали т Перли т 8

Определение объемной доли фаз На случайно проведенном сечении объемная доля фазы может быть оценена: 1) из доли ее площади А/А 0; 2) по отношению длины линии, приходящейся на вторую фазу, к полной длине линии L/L 0; 3) по случайному набору точек на сечении образца: количество точек, приходящихся на области второй фазы, деленное на полное количество точек Р/Р 0, равно относительному объему частиц второй фазы V/V 0. Таким образом, для случайной выборки мы имеем V(П) = А/А 0 = L/L 0 = Р/Р 0 = V/V 0. 9

Задание 1 Определить двумя способами объемную долю V(П) зерен перлита в стали. Перлит V(П)1=L/Lo V(П)2 =Р/Рo Феррит Способ 1 Способ 2 Расстояние между секущими и точками - 10 мм. 10

Отчет представить в виде: 1) двух рисунков соответственно схеме, с указанием способа определения объемной доли включений; 2) таблицы полученных результатов Таблица 1 Способ 1 V(П)1 Способ 2 V(П)2 11

Задание 2 Оценить содержание углерода в исследуемой стали По микроструктуре доэвтектоидной стали (феррит + перлит) можно ориентировочно определить содержание в ней углерода. В перлите содержится 0, 8 вес. % углерода, а в феррите его практически нет (с точностью до 0, 002 вес. %). Содержание углерода в стали пропорционально площади шлифа, занимаемой перлитом. Если оценить долю перлита в структуре доэвтектоидной стали, то можно рассчитать содержание в стали углерода: С (вес. %) = 0, 8 V(П) 12

Контрольные вопросы 1. Каким образом определяется объемная доля зерен второй фазы методом секущих? 2. Каким образом определяется объемная доля зерен второй фазы методом точек? 3. Какие стали называются доэвтектоидными, эвтектоидными и заэвтектоидными? 4. Как можно определить концентрацию углерода в ферритоперлитной стали? 5. Что такое перлит? 6. Какие фазы присутствуют в перлите? 7. Какие фазы могут присутствовать в стали? 8. Дайте определение понятию «Фаза» . 9. Какими факторами определяются результаты кристаллизации сплава? 10. Какой сплав считается многофазным? 13