Материально – техническое обеспечение работы

При подготовке образцов для макроанализа в практической части работы используются станок для приготовления шлифов, тиски, наждачная бумага, вытяжной шкаф, травители. Студентам предоставляются готовые микрошлифы, образцы с изломами, а также образцы для практи­ческой части работы.

3. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ И ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

Лабораторная работа состоит из двух частей:

· изучение макроструктуры и поверхностей разрушения металлических материалов по коллекциям образцов;

· выполнение одного из практических заданий по макроструктурному анализу.

По первой части работы студенты просматривают без применения приборов все образцы из коллекций макрошлифов и изломов. Используя данные табл. 1 и 2, схемы строения образцов (рис. 2), устанавливают характерные особенности строения и дефектов каждого образца в связи с их обработкой.

Во второй части работы выполняется одно из нижеприведенных заданий. Студентам выдаются готовые образцы с отшлифованной поверхностью или же предварительно проводится шлифование с помощью наж­дачной бумаги.

ЧАСТЬ 1. ИЗУЧЕНИЕ МАКРОСТРУКТУРЫ И ПОВЕРХНОСТЕЙ

РАЗРУШЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ.

Данные об изучаемых образцах представлены в табл. 1 и 2.

 

 

Таблица 1. Коллекция макрошлифов металлических материалов

 

№№ образца	Наименование образца	Описание макроструктуры
Литая и деформированная сталь
1.   2.   5.	Макрошлиф продольного разреза слитка «спокойной» стали     Макрошлиф поперечного разреза слитка «кипящей» стали     Макрошлиф образца, подвергнутого горячей обработке давлением	Две основные зоны из кристаллов дендритного строения: столбчатых кристаллов и равноосных кристаллов. В верхней части расположена усадочная раковина; центральная часть имеет темные мелкие усадочные поры. Слиток имеет большое количество газовых пузырей, которые сплющиваются и завариваются при последующей многократной горячей прокатке. Волокнистая макроструктура. Волокна расположены по конфигурации заготовки.
Ликвация в литой стали
3.	«Серный» отпечаток на фотобумаге с продольного разреза слитка стали	Светло- и темно-коричневые участки, характеризующие неравномерное распределение в стали сульфидов MnS, т.е. серы.
Макродефекты деформированных материалов
6.   7.   8.     9.     10.	Макрошлиф рельса с ликвационной зоной   Макрошлиф стали с крупной ковочной трещиной     Образец стали с надрывами     Образец стали с расслоением     Образец стали с волосовинами	В верхней части рельса имеются несплошности и ликвационная зона с повышенным содержанием серы и фосфора, образовавшаяся при литье и сохранившаяся в прокатанном рельсе. В центре крестообразная трещина, образовавшаяся при горячей ковке литой стали с повышенной пористостью (усадочной рыхлостью). По краям проката из недостаточно раскисленной стали образовались надрывы (рванины). Образец расслоился на две части. Причиной является наличие шлаковых включений, газовых пузырей с загрязненной поверхностью, усадочной рыхлости. На поверхности проката мелкие «волосные» трещины, образовавшиеся из различных несплошностей литого металла.
МАКРОШЛИФЫ ПОСЛЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
16.   17.	Макрошлиф образца, подвергнутого поверхностной индукционной закалке   Макрошлиф образца, подвергнутого химико-термической обработке (цементации)	Видна разная степень потемнения закаленной зоны у поверхности и незакаленной внутренней зоны вследствие различий в микроструктуре. Видны две зоны, отличающиеся по степени потемнения: поверхностный слой с повышенным содержанием углерода и структурой, отличающейся от структуры сердцевины образца, имеющей пониженное содержание углерода.

 

Таблица 2. Коллекция изломов поверхностей разрушения металлических материалов

 

№№ образца	Вид излома	Описание поверхности разрушения
1.	2.	3.
4.   11.     12.     13.   14.     15.	Излом образца литого металла небольшого размера Продольный излом прокатанной стали с флокенами   Камневидный излом     Нафталиновый излом   Шиферный излом     Усталостный излом вала	Столбчатые кристаллы по всему сечению излома. На темно-серой поверхности разрушения видны небольшие светлые участки овальной формы («флокены»). В этих участках разрушение произошло по поверхности образовавшихся в стали небольших внутренних трещин. Хрупкое разрушение по границам крупных зерен, образовавшихся при сильном перегреве стали (высокой температуре нагрева). Хрупкое разрушение по объему зерен перегретой быстрорежущей стали (Fe-C-W-Mo-Cr-V) Гладкая поверхность разрушения с характерным блеском плоскостей крупных зерен. Поверхность разрушения имеет слоистое строение вследствие наличия повышенного количества неметаллических включений при недостаточном раскислении стали (излом вдоль волокон деформированной стали). Две зоны поверхности разрушения: гладкая фарфоровидная поверхностная зона усталости и более крупнокристаллическая внутренняя зона «долома» хрупкого или вязкого разрушения.

Рис. 2. Схемы макроструктур и поверхностей разрушения металлических материалов.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Итоги проведенной работы оформляют в отчете, который должен содержать следующие разделы:

1. Тема и Цель работы.

2. Оборудование, приборы и материалы, использованные при выполнении работы.

3. Описать: понятие макроанализа и фрактографии, описание макроструктуры литого и горячедеформированного материалов, перечень макродефектов и изломов лабораторной коллекции образцов.

4. Методика проведения работы и полученные результаты:

· Зарисовать схемы строения поверхностей разрушения

· Перечертить таблицы 1 и 2 в тетрадь для ЛПР

· Зарисовать наименование, и описание строения типовых образцов №№ 1,2,5,7,8,15.

В конце занятия преподаватель путем устного опроса проверяет усвоение знаний студентами по вопросам для самопроверки.

Оформленные отчеты проверяются и подписываются преподавателем.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ И САМОПРОВЕРКИ

1. Понятие макроанализа и фрактографии.

2. Какие способы преимущественно используются для выплавки стали?

3. Какое строение имеют слитки спокойной и кипящей стали?

4. Какой вид имеют поверхности вязкого и хрупкого разрушения при их изучении с помощью электронного микроскопа?

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная: Фетисов, Г.П. Материаловедение и технология металлов: учеб. для студентов машиностр. спец. вузов / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюшин; под ред. Г.П. Фетисова. – 3-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 2005. 862 с.

Дополнительная:

Арзамасов, Б.Н. Материаловедение: учеб. для вузов / Б.Н. Арзамасов [и др.]; под общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. – 7-е изд., стереотип. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 648 с.