Микроструктура чугуна

Лабораторная работа № 2
МИКРОСТРУКТУРА ЧУГУНА
Цель работы: изучение микроструктуры чугуна.
Определение чугуна: Чугуном называется железоуглеродистый сплав с содержанием углерода более 2,14% (последние данные 2,06%).
Классификация чугуна: В зависимости от скорости охлаждения, содержания примесей, модифицирования и последующей термической обработки может быть получен чугун белый, серый, ковкий, высокопрочный.
Определение структурных составляющих чугуна: При нормальной (комнатной) температуре чугун состоит из следующих фаз - феррита, цементита и графита, образующих однофазные - феррит, цементит, графит и двухфазные структурные составляющие - перлит, ледебурит.Феррит представляет собой ограниченный твердый раствор внедрения углерода в -железе, имеет объемноцентрированную кубическую кристаллическую решетку, твердость НВ600...800 МПа, очень пластичен, ферромагнитен до температуры 768ОС. На диаграмме состояния железо-цементит занимает две области AHN и GPQ. Максимальное содержание углерода в феррите составляет 0,025% при температуре 727°С (точка Р диаграммы) и 0,0067% при нормальной температуре (точка Q диаграммы). Микроструктура феррита состоит из однородных зерен светлой или зачастую различной окраски, что объясняется неодинаковой травимостью зерен, срезанных по различным кристаллографическим плоскостям при изготовлении микрошлифа (анизотропия свойств кристаллов).
Цементит - химическое соединение Fe3C представляет собой карбид железа, содержащий 6,67% углерода, имеет сложную кристаллическую решетку с плотной упаковкой атомов, обладает высокой твердостью НВ10000 МПа и хрупкостью. После обычного травления с использованием универсального реактива - 4% раствора азотной кислоты в этиловом спирте - цементит, как и феррит просматривается в микроскопе в виде светлых участков. Вследствие слабой растворимости цементита в кислотах его участки в структуре выступают над окружающим ферритом и остаются более гладкими и блестящими по сравнению с ферритом. Для четкого выявления цементита можно применять специальное травление пикратом натрия, после которого цементит окрашивается в темный цвет, а феррит остается светлым. Различают первичный цементит (ЦI), кристаллизующийся из жидкой фазы в виде игл или пластин у сплавов, содержащих более 4,3% углерода; вторичный (ЦII), выделяющийся при вторичной кристаллизации из аустенита по границам его зерен у сплавов с содержанием углерода более 0,8%; третичный (ЦIII), выделяющийся при кристаллизации из феррита по границам его зерен в виде сетки у всех сплавов с содержанием углерода более 0,0067%. Начало первичной кристаллизации цементита соответствует температурам линии DС диаграммы состояния железо-цементит (1252-1147ОС), начало выделения вторичного цементита - температурам линии ЕS (1147-727ОС), начало выделения третичного цементита - температурам линия PQ (727-20ОС).
Перлит представляет собой эвтектоидную смесь двух фаз - феррита и цементита, которая образуется при температуре линии РSК диаграммы (727ОС) в результате эв...