sprawozdanie 10 (2), Badania metalograficzne staliw w˙glowych i w˙glowo manganowych


POLITECHNIKA GDAŃSKA

WYDZIAŁ OCEANOTECHNIKI I OKRĘTOWNICTWA

Katedra Materiałoznawstwa Okrętowego i Oceanotechnicznego

Laboratorium z metaloznawstwa okrętowego

Ćwiczenie nr 10

Imię i Nazwisko Kamila - Weronika CHOJNACKA

Studia

inżynierskie

Grupa lab. Zarządzanie IA

Data 08. 12. 99r.

Temat ćwiczenia: Badania metalograficzne staliw węglowych i węglowo manganowych.

Ocena

....................

Cel ćwiczenia. Metodyka. Własne wnioski.

Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było poznanie charakterystycznych struktur staliw węglowych i węglowo manganowych w różnych stanach obróbki cieplnej oraz wpływu budowy strukturalnej na ich właściwości.

Metodyka.

Opis mikroskopu:

Ćwiczenie zostało wykonane na mikroskopie świetlnym. Był to mikroskop metalograficzny

z pionową osią optyczną, pracujący w świetle odbitym od powierzchni zgładu.

Opis próbek:

Próbki wycięte z badanej części. Jedna część próbki została wyszlifowana na papierach ściernych a następnie wypolerowana. Po uzyskaniu zgładu wolnego od rys próbka została zmyta wodą i alkoholem a następnie trawiona nitalem (Mi1Fe), co spowodowało ujawnienie się granicy ziaren.

Obserwacja próbek pod mikroskopem odbyła się w powiększeniu:

Składniki strukturalne.

Staliwo w stanie równowagi składa się w temperaturze otoczenia z ferrytu i cementytu. Fazy te mogą tworzyć mieszaninę eutektoidalną (perlit) albo niezależne składniki struktury (ferryt, cementyt drugo- i trzeciorzędowy). Przy znanych właściwościach ferrytu i cementytu możliwa jest orientacyjna ocena właściwości staliwa w zależności od zawartości w nim węgla. Przy zawartości do0,008 % C struktura staliwa będzie składać się tylko z ferrytu, który jest fazą miękką i ciągliwą. Staliwo o zawartości 0,008-0,025 % C ma strukturę ferrytyczną z utwardzającymi wydzieleniami cementytu trzeciorzędowego na płaszczyznach łatwego poślizgu. Przy zwiększającej się zawartości węgla w staliwie podeutektoidalnym pojawia się perlit. Udział perlitu wraz ze wzrostem zawartości węgla do C=0,77 % wzrasta do 100 %. Perlit ma właściwości mechaniczne pośrednie między miękkim i ciągliwym ferrytem i twardym cementytem.

Pow. : 500 x Trawienie: nitalem

Nr 1.

Opis zgładu:

wielkość ziarna: 9

brak struktury Widmanstattena

Pow. : 500 x Trawienie: nitalem

Nr 2.

Opis zgładu:

wielkość ziarna: 8

brak struktury Widmanstattena

Pow. : 500 x Trawienie: nitalem

Nr 3.

Opis zgładu:

wielkość ziarna: 7-9

struktura Widmanstattena: skala 3 wzorzec 4

struktura dendrytyczna

wydzielenia ferrytu w kształcie płytek wewnątrz

ziaren

Pow. : 500 x Trawienie: nitalem

Nr 4.

Opis zgładu:

wielkość ziarna: 10

brak struktury Widmanstattena

Pow. : 500 x Trawienie: nitalem

Nr 5.

Opis zgładu:

wielkość ziarna: 7-8

struktura Widmanstattena: skala 3 wzorzec 2

struktura dendrytyczna

4. Ilościowa analiza składu strukturalnego.

Próbka nr 1)

Próbka nr 2)

Próbka nr 3)

Próbka nr 4)

Próbka nr 5)

Procentowa zawartość węgla.

W strukturze staliwa zbliżonej do stanu równowagi można w sposób zbliżony ocenić zawartość węgla z analizy ilościowej składu strukturalnego.

W strukturze staliwa na zgładzie p.% pola widzenia zajmuje perlit i f % ferryt. Przyjmując, z pominięciem niewielkiej ilości węgla w ferrycie, że zawartość węgla w perlicie wynosi 0,77 %, obliczamy zawartość węgla Xc dla staliwa:

Xc = (p.% * 0,77) / 100 [%]

Próbka 1)

Xc = (40 * 0,77) / 100 = 0,31 %

Próbka 2)

Xc = (35 * 0,77) / 100 = 0,27 %

Próbka 3)

Xc = (75 * 0,77) / 100 = 0,58 %

Próbka 4)

Xc = (30 * 0,77) / 100 = 0,23 %

Próbka 5)

Xc = (60 * 0,77) / 100 = 0,5 %

Charakterystyka właściwości wytrzymałościowych i plastycznych staliwa.

Rm ZA

[MPa] [%]

Rm

600 60

500 50

400 40

300 30

200 Z 20

100 A5 10

0 0

0 0,2 0,4 0,6 0,8

Wykres przedstawia zależność właściwości mechanicznych staliwa węglowego od zawartości węgla.

Właściwości mechaniczne perlitu zależą od postaci, w której występuje cementyt, a szczególnie twardość perlitu zależy od grubości płytek cementytu eutektoidalnego, tzn. od jego dyspersji. Im większa dyspersja perlitu, tym jego twardość wyższa.

Perlit z cementytem kulkowym w stosunku do perlitu z cementytem płytkowym ma niższe właściwości wytrzymałościowe (Rm, HB), wyższe właściwości plastyczne (A5, Z) i lepszą obrabialność.

Wpływ dodatków stopowych na strukturę i właściwości staliwa.

    1. Staliwa węglowe oprócz węgla zawierają mangan ( do odtleniania i odsiarczania ), fosfor, siarkę, tlen, wodór, azot. Fosfor i siarka są zanieczyszczeniami. Pierwiastki stopowe oraz zanieczyszczenia w staliwie, pod względem postaci ich występowania, można podzielić na dwie grupy:

Właściwości mechaniczne zależą nie tylko od struktury, ale i od kształtu i wielkości wtrąceń niemetalicznych.

Wtrącenia niemetaliczne posiadają minimalną wytrzymałość, ponadto osłabiają spoistość staliwa wydzielając się na granicach ziaren oraz działając, ze względu na swój kształt, jak mikrokarby.

8. Zastosowanie staliwa.

W okrętownictwie staliwo stosuje się na części maszyn i mechanizmów okrętowych oraz na niektóre części kadłuba. Na statkach wykonywane są często ze staliwa tylnice, kotwice, śruby okrętowe, elementy łańcuchów, krążki do lin, elementy armatury, korpusy maszyn i mechanizmów, wyporniki linii wałów itd.

W oceanotechnice staliwo stosowane jest na elementy spawane konstrukcji nośnych platform wiertniczych oraz na elementy wyposażenia, części maszyn i mechanizmów, części armatury, ramy fundamentowe, pokrywy, tuleje, korpusy łożysk, kadłuby przekładni, podstawy wind itd.

Analiza.

Lp.

Rm [MPa]

A5 [%]

Z [%]

KV [J]

Xc [%]

1

500

19

26

16

0,31

2

470

20

28

18

0,27

3

650

12

18

8

0,58

4

450

21

29

19

0,23

5

600

13

20

10

0,5

Tabela przedstawia podsumowanie właściwości mechanicznych w zależności od zawartości węgla.

Wnioski.

5

1



Wyszukiwarka