Лабораторная работа №1Тема: Макроструктурный метод исследования
Цель: Научиться исследовать дефекты и структуру сталеймакроструктурным методом.
Ход работы.
Приготовление макрошлифов.
Для приготовления макрошлифов необходимо:
Взять образец заготовки;
Обработать ее на токарном станке;
Отшлифовать ее наждачной бумагой;
Обезжирить заготовку спиртом для удаления остатков абразива,металлической пыли и масла;
Затем производим травление заготовки.
После чего мы ясно наблюдаем структуру металла и егодефекты, которые могут привести тот или иной агрегат к быстрому износу.
/>
А. Штампованный крюк. В. Кованныйкрюк.
Строение и дефекты стального слитка
Слитки формируются при затвердевании расплавов в изложницах,заданной формы и размера, и предназначена для последующей обработки давлением.
При травлении продольного и поперечного сечения слиткавыявляется расположение и размеры кристаллов дендритов в центре и на периферии.Наблюдается также различная травимость макрошлифов по сечению, что указывает нахим. неоднородность слитка. Степень неоднородности зависит от способа пр-васталей, размеров слитка, химического состава, способа и температуры разливки,скорости охлаждения.
Различают по структуре слитки, спокойной стали –раскисленные (Al, Si и др.),кипящие стали, полуспокойные стали. Строение и дефекты слитка спокойной стали
Выявляем 3 кристаллических зоны.
Расположенная у поверхности слитка представляет собой тонкийслой металла состоящий из мелких неориентированных кристаллов, образующихся вусловиях большего переохлаждения.
Состоит из крупных вогнутых от поверхности к центрудендритов – называется зоной столбчатых кристаллов или зонойтранскристаллизации. Размер 2 зоны тем больше чем больше скорость охлаждения,зависит от высоты слитка и поперечного сечения.
/>
Открытая усадочная раковина
Зона крупных неориентированных кристаллов, котораяобразуется в центральной части слитка при условии малой скорости охлаждения.
Быстроохлажденный слиток.
/>
Асимметричная усадочная раковина.
/>
Закрытая усадочная раковина
/>
Усадочные раковины по форме и расположению бывают открытые симметричные,в случае если слиток охлаждается равномерно с боковых сторон и при утеплениисверху.
Закрытые симметричные — если слиток охлаждается безутепления сверху, в этом случае усадочная раковина перекрывается мостиком.
Асимметричные – если скорость охлаждения с одной стороныбольше чем с других.
Удлиненная при большей разнице размеров, по высоте и ширинесечения усадочной раковины.
Удлиненная усадочная раковина.
/> Химическая неоднородность слитка (ликвация, сегрегация)/> />
Зональная ликвация – неравномерность химического состава по объему слитка идендритную ликвацию, т.е. неравномерность химического состава в пределах одногокристалла дендрита. Длительное пребывание закристаллизовавшегося сплава привысоких температурах облегчает выравнивание состава, т.е. уменьшает химическуюнеоднородность дендритов.
Зональная ликвация наблюдается в объеме слитка. Застывающаяв первую очередь поверхностная зона является наиболее чистой от примесей частьюслитка, которая застывает последней. В поперечном сечении слитка спокойнойстали могут наблюдаться концентрические слои обогащенного примесями металла вслитках квадратного сечения – это так называемые ликвационные квадраты.
Строение и дефекты слитка кипящей стали
Слитки кипящей стали, отличаются структурной и химическойнеоднородностью. К основным дефектам кипящей стали, относятся: рыхлость вголовной части, что влечет за собой большую обрезь с головного концараскатанной полосы из-за возможности расслоения металла. Близкое расположение кповерхности слитка сотовых пузырей, большая неоднородность, что приводит к18-20% несоответствия по составу в сечении заготовки по фосфору, сере, углероду– установленному к данной марке стали.
Лабораторная работа №2Тема: Выявление распределения серы в стали (травление по Бауману)
Цель: Научиться выявлять распределение серы в стали.
Ход работы.
Для выявления распределения сернистых включений стали,используют метод снятия отпечатка по Бауману.
Методика получения отпечатка заключается в том, что послешлифования на наждачной бумаге, следует обезжиривание его, для чегопрошлифованный образец протирают спиртом или содовым раствором для удаленияследов абразивного материала, металлических частиц, следов масла, а затем идетснятие отпечатка. Для этого фотографическую бромосеребряную бумагу на светусмачивают в 5% растворе H2SO4,потом снимают с нее избыток раствора, слегка просушивая между двумя листамифильтрованной бумаги. После этого на подготовленную поверхность образцанакладывают фотобумагу эмульсионным слоем вниз и, не смещая фотобумагу, слегкаприглаживают ее резиновым валиком для удаления образующихся между бумагой иобразцом пузырьков газа, т.к эти пузырьки могут отделить бумагу от металла иреакция в этом месте не пойдет.
На тех участках поверхности металла, где имеются сернистыесоединения, происходит реакция с H2SO4,оставшейся на фотобумаге.
FeS(MnS) +H2SO4=FeSO4(MnSO4) +H2S
Затем
H2S+2AgBr=Ag2S¯+2HBr где Ag2S¯ — коричневый осадок.
Сернистый отпечаток крюка
/>
Этот осадок и оседает на фотобумагу. Изучение структуры в чугунных отливках с отбеленной поверхностью
Отбеленная чугунная отливка состоит из 3 зон:
Поверхностная зона – соприкасающаяся с кокилем, имеетструктуру белого чугуна, обладающего твердостью и высоким сопротивлением кистиранию. Это так называемая зона отбела.
Переходная зона — имеет структуру половинчатого чугуна,состоящего из участков белого и серого чугуна, относительного качества этихучастков изменяются при удалении от поверхности отливки.
Внутренняя зона, – закристаллизовавшаяся при медленномохлаждении, имеет структуру белого чугуна.
Макроструктура отбеленной чугунной отливки.
/>
Прочность отбеленной отливки определяется соотношениемразмеров всех зон.
Лабораторная работа №3
Тема: микроструктурный метод исследования.
Цель: приготовление микрошлифов.
Ход работы. Приготовление микрошлифов
Микроструктурный анализ является одним из основных методовисследования металлов и сплавов, а так же контроля их качества. Микроструктураобычно изучается на специально приготовленных поверхностях образцах, называемыхмикрошлифами.
Схема отражения световых лучей от поверхности шлифа,представлена на рисунке, из которого следует, что плоская поверхность даетчеткую картину отражения.
/>
А) шлифованная поверхность.
Б) полированная поверхность.
Вырезка образца производится пилой, фрезой, резцом.
Твердые материалы;
абразивным кругом, но чтобы образец не перегрелся.
Затачивают на абразивном круге, не допуская его перегрева,опуская в воду.
Шлифуют на шлифовальной бумаге, грубой, а затем мелкой.
Полируют на бумаге с алмазной пастой или пастой гоя, а затемна сукне с водой.
Травят. Реактивы для травления выбирают в соответствии отсостава.
Структуры сплава.
/>
Однофазная структура после травления. Изучение металлографического микроскопа
Металлографический микроскоп позволяет рассматриватьнепрозрачные тела в отраженном свете.
Он состоит:
оптическая система
осветительная система с фотографической аппаратурой
механическая система.
Оптика включает:
объектив
окуляр
ряд вспомогательных оптических элементов:
зеркала
призмы.
Основные характеристики металлографического микроскопа.
Рабочее увеличение равно произведению увеличений объектива иокуляра:
/>
Существуют увеличения окуляра, указанные на корпусе: 10х,9х, 90х.
Механическая система микроскопа и визуальное наблюдениемикроструктуры.
Имеет штатив, тубус, предметный столик. Шлиф устанавливаетсяна предметный столик. В центре устанавливаются сменные подкладки с отверстиемразного диаметра. Для четкого изображения наводят фокус, микрометрический винт.
Лабораторная работа №4.
Тема: изучение микроструктуры некоторых цветных металлов исплавов.
Цель: — изучить и описать состав, свойства и областьприменения латуни, бронзы, дюралюминия, силумина, баббита.
Зарисовать микроструктуры бронзы, марки БР010, латуни, маркиЛ68, силумина, марки АЛ2 модифицированного (1) и не модифицированного (2), баббита,марки Б83, дюралюминия, марки Д1.
Ход работы. №п\п Наименование сплава Марка сплава Химический состав сплава Шифр образца 1 Латунь Л68 Zn-32%, Cu-основа 11-7 2 Бронза БР010 Sn-10%, Cu-основа 11-4 3 Дюралюминий Д1 Cu-4.5%, Mg-0.7%,Si-0.5%, Mn-0.6%, Fe-0.4%, Al-основа 11-10 4 Силумин 1 АЛ2 Si-12.5%,Cu-0.8%, Al-основа 11-12 5 Силумин 2 АЛ2 — // — // --------- 11-13 6 Баббит Б83 Sb-11%, Cu-6%, Sn-основа 11-15
В современной технике цветные металлы и сплавы на их основенаходят широкое применение благодаря ряду ценных качеств, которыми ониобладают.
Латунь.
Различают латуни двойные и многокомплектные, которые кромецинка и меди содержат и другие элементы. Латунь самый распространенный из всехцветных сплавов. Прочность латуни повышается с повышением содержания цинка(бывают однофазные и двухфазные). Применяется в машиностроении.
/>
Латунь марка Л68. Химический состав: Zn-32%,Cu-основа. Прокатная листовая, после обжога притемпературе 600°С. Ярко выраженодвойникование. Травление раствором двойной соли хлоридной меди и аммония ваммиаке. Увеличение 150х.
Бронза.
/>
Бронза марки БР010. Содержание олова 10%, меди 90%. Литойобразец. Дендритное образование в структуре твердого раствора. Травлениераствором двойной соли хлоридной меди и аммония в аммиаке. Увеличение 150х.
Сложные сплавы на основе меди, содержит олово, алюминий инекоторые другие металлы. Бронзу широко применяют как литейный материал дляотливок фасонных деталей, иногда хорошо отожженная бронза подвергаетсяобработке давлением.
Дюралюминий.
Такие сплавы широко применяют как конструкционные материалыв авиационной промышленности, автомобилестроении и др. Термическая обработкадюралюминия заключается в закалке и старении (искусственном или естественном).Естественное старение дюралюминия происходит при обычной температуре, аискусственное при нагреве.
Дюралюминий марки Д1. Химический состав: Cu-4.5%,Mg-0.7%, Si-0.5%, Mn-0.6%,Fe-0.4%, Al-основа.Прокатный лист после отжига при температуре 420°С.Видимая структура твердого раствора и кристаллы CuAl2по их границам. Травление раствором фтористой кислоты. Увеличение150х.
/>
Силумины.
Эти сплавы обладают высокими литейными качествами, малойусадкой и пористостью, хорошей жидко текучестью и заполнению форм, вместе с темимеют сравнительно высокие твердость и прочность.
Не модифицированные силумины – низкие механические свойстваи пониженные литейные, и коррозионные свойства.
Литейный кремне алюминиевый сплав «Силумин» марки АЛ2.Химический состав: Si-12.5%, Cu-0.8%,Al-основа. Литое состояние после модификации. Светлыедендритовидные кристаллы алюминия на тем-ной двойной эвтектике (кристаллы Al+Si). Травление растворомфтористого водорода в воде. Увеличение 100х.
Баббит на оловянной основе марки Б83. Химический состав:меди-6%, сурьмы-11%, олова- 83%. Литое состояние, светлые и квадратовидныекристаллы сурьмы, иглообразные кристаллы меди и темное поле – тройнаяэвтектика. Травление 5% спиртовым раствором азотной кислоты. Увеличение 150х.
/>
Модифицированный силумин – добавление натрия (0.2%), вследствии чего изменяется форма кристалла кремния и структура становитсядоэфтектической, так как натрий сдвигает эвтектику вправо.
Литейный кремне алюминиевый сплав «Силумин» марки АЛ2.Химический состав: Si-12.5%, Cu-0.8%,Al-основа. Литое состояние без модификации. Темные иглыбез кремния на фоне эвтектики (Al+Si).Травление раствором фтористого водорода в воде. Увеличение 150х.
/>
Антифрикационные сплавы.
Называют сплавы применяемые для изготовления деталейучавствующих в процессе трения, скольжения и хорошо сопротивляющийся износу,благодаря особенностям структуры. Чаще всего эти сплавы используются приизготовлении вкладышей подшибников, поэтому они называются подшибниковыми(баббитами).
/>
Качества: долговечность, малый коэффициент трения.
Вывод: Врезультате проведенной работы изучил состав,свойства и область применения исследуемых цветных металлов.
А также зарисовал микроструктуры этих металлов исследуя ихчерез микроскоп.