Материал: микроструктурный анализ (1)

стали 0,80 % и более, буквы «кп», «пс», «сп» – степень раскисления стали: «кп» – кипящая, «пс» – полуспокойная, «сп» – спокойная.

1.3.2. Углеродистые качественные конструкционные стали

Обозначают качественные конструкционные стали по ГОСТ 1050-88. Эти стали характеризуются более низким содержанием вредных примесей и неметаллических включений. Качественные стали находят многостороннее применение в машиностроении, приборостроении, так как в зависимости от содержания углерода и термической обработки они характеризуются широким диапазоном механических и технологических свойств и маркируются двухзначными цифрами 08, 15, 20, ..., 55, обозначающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Перед цифрами буквы «Ст» не ставятся, но можно писать слово «Сталь».

Спокойные стали маркируются без индекса, полуспокойные и кипящие – с индексами пс, кп соответственно. Кипящие стали выпускаются следующих марок: 08кп, 10кп, 20кп, а полуспокойные – 08пс,10пс, 15пс, 20пс. В отличие от спокойных кипящие стали практически не содержат кремния (не более 0,07 %), а в полуспокойных его количество ограничено (0,17 %).

Состав и характеристики механических свойств качественных конструкционных сталей приведены в табл. 1.3.

Стали, предназначенные для производства отливок, маркируются с добавлением буквы Л (литейные), например: 25Л, 30Л, 35Л.

Автоматные стали отличаются хорошей обрабатываемостью резанием благодаря повышенному содержанию серы и фосфора и предназначены для изготовления деталей массового производства на станках-автоматах. Стали маркируются буквой А (автоматика) и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента, например: А12, А20, А30, А40.

В последнее время как автоматные применяют углеродистые и легированные стали с добавлением свинца (0,15 – 0,30 %), например, АС11, АС40.

10

Т а б л и ц а 1.3

Химический состав и механические свойства углеродистых качественных конструкционных сталей в нормализованном состоянии (ГОСТ 1050-88)

Пр и м е ч а н и е. Стали содержат также, %: (0,17 – 0,37) Si; < (0,10 – 25) Сг;

<0,040 S; < 0,035 Р; < 0,30 Ni и < 0,30 Cu.

1.3.3. Углеродистые инструментальные стали

Углеродистые инструментальные стали поставляют потребителю после отжига на зернистый перлит с гарантированными химическим составом и твердостью. К недостаткам углеродистых инструментальных сталей относятся склонность к перегреву, низкая прокаливаемость, отсутствие теплостойкости. Из них изготавливают деревообделочный, слесарный, кузнечный, гравировальный инструмент, пуансоны, матрицы и т. п. Качественные и высококачественные инструментальные стали маркируются буквой У (углеродистые инструментальные) и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в деся-

11

тых долях процента, например, У7, У8, У10, У12 – качественные и У7А, У8А, У10А, У12А – высококачественные (углеродистая инструментальная высококачественная, содержание углерода – 12/10 – 1,2 %. Буква А в конце марки указывает на то, что сталь высококачественная, т. е. имеет пониженное содержание вредных примесей (серы и фосфора).

1.4.Порядок выполнения работы

1)Исследовать под микроскопом структуру доэвтектоидной, эвтектоидной и заэвтектоидной стали. Определить структурные составляющие названных сталей.

2)Изучить механические свойства структурных составляющих сталей.

3)Определить по структуре доэвтектоидной стали процентное содержание углерода в ней.

4)По содержанию углерода определить марку качественной стали (см. табл. 1.3), указать ее химический состав, механические свойства и область применения.

1.5. Содержание отчета

В отчет должно быть включено следующее:

1)схематичный рисунок структуры стали в квадрате со стороной 40 мм с обозначением ее структурных составляющих (см. рис. 1.1, а, б);

2)характеристика структурных составляющих стали с указанием их механических свойств;

3)характеристика стали по всем признакам классификации, содержание в ней углерода и постоянных примесей, структура, марка, механические свойства

иназначение (с примерами) стали.

1.6. Вопросы для самоконтроля

1)Восемь признаков классификации сталей.

2)Виды стали, их различие по химическому составу, свойства, преимущества и недостатки.

3)Порог хладноломкости.

4)Структурные составляющие углеродистых сталей, их характеристика и механические свойства.

12

5)Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества, их характеристика и маркировка.

6)Углеродистые качественные конструкционные стали, их группы, характеристика, маркировка.

7)Виды качественных конструкционных сталей, которые выпускаются кипящими, полуспокойными и спокойными, только спокойными.

8)Классификация и маркировка углеродистых инструментальных сталей, их структура.

Лабораторная работа 2

МИКРОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ЧУГУНОВ

Ц е л ь р а б о т ы: изучить структуру, классификацию, маркировку, особенности получения чугунов и области их применения в машиностроении.

2.1. Общие сведения

Чугун – важнейший машиностроительный материал для литейного производства. В зависимости от состояния углерода различают белый чугун, в котором весь углерод находится в химически связанном состоянии в виде цементита (структура его состоит из двух фаз – Ф + Ц). Этот чугун твердый, хрупкий и имеет ограниченное применение.

Отбеленными называют чугунные отливки, в которых поверхностные слои имеют структуру белого (половинчатого) чугуна, сердцевина – серого чугуна. Высокая твердость поверхности (500 НВ) обеспечивает хорошую сопротивляемость износу, поэтому из отбеленного чугуна отливают валки листопрокатных станов, шары мельниц и т. п.

Чугун, в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в виде графита, называется серым. Механические свойства этого чугуна зависят от его структуры, главным образом от графитной составляющей. Чугун можно рассматривать как сталь, содержащую большое количество микропор, заполненных графитом, – графитных включений, которые играют роль надрезов и пустот. Следовательно, механические свойства чугуна будут зависеть от количества, размеров и характера распределения включений графита.

13

В зависимости от формы графитных включений и условий их образования различают чугуны серые, высокопрочные и ковкие (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Классификация чугуна по структуре (схема)

2.1.1. Серый чугун

Серый чугун с пластинчатым графитом маркируется (согласно стандарту) буквами СЧ, после букв ставятся цифры, указывающие среднее значение предела прочности при растяжении σв, МПа∙10-1. Механические свойства и структура марок этого чугуна приведены в табл. 2.1.

Ферритные и феррито-перлитные чугуны СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25 с крупными или средними пластинками графита используют для слабоили средненагруженных деталей (строительные колонны, фундаментальные плиты, корпуса редукторов, насосов и т. п.). В ферритном чугуне СЧ10 зерна феррита разобщены пластинками графита, снижающими прочность сплава, и, как надрезы, значительно уменьшают его пластичность.

Феррито-перлитные чугуны имеют более высокие прочность и твердость, так как в их структуре меньше графита и присутствует более прочная составляющая – перлит.

14