Министерство  образования и  науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Санкт  Петербургский государственный  университет

  Сервиса и Экономики 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат по

Материаловедению   
 
 

Работу  выполнил

Студент 2 курса 

Добуш Р.С.

Проверила

Преподаватель 
 
 
 
 
 
 
 

Старая  Русса

2011

Содержание 

1.Содержание.

2. Вопрос «Микроструктура металлов»

3. Вопрос 2 «Термическая обработка чугуна»

4. Вопрос 3 «Каково влияние лигирующих элементов на основные превращение в стали»

5. Вопрос 4 «Технология изготовление изделий из пластмасс»

6. Список литературы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Микроструктура металлов.

Внутренняя структура  и состав металлов неоднородны, так  как обычно они состоят из многочисленных зёрен в виде прилегающих друг к другу кристаллитов. Чаще всего эти неоднородности имеют микроскопические размеры, поэтому соответствующие разновидности внутренней структуры называются микроструктурами.

С точки зрения геометрических параметров микроструктуры могут различаться по величине, форме и ориентировке зёрен. Различия в составе характеризуются относительным количеством зёрен присутствующих фаз и локальной сегрегацией внутри отдельных зёрен.

Наиболее характерной  особенностью микроструктуры является присутствие внутренних границ, разделяющих зёрна в металле. Независимо от того, будут ли это границы между разориентированными зернами одной фазы или между зернами различных фаз, они представляют собой резкие изменения внутренней структуры металла.

Микроструктура и соответственно свойства металла не постоянны, они могут видоизменяться под влиянием различных внешних факторов, таких как:

• механические силы,
• тепловое воздействие,
• химическое взаимодействие.

Поэтому микроструктура зависит от режимов обработки и условий эксплуатации металла.

В металле, содержащем только одну фазу, микроструктуры могут отличаться друг от друга лишь величиной зерна, его формой и ориентировкой. Микроструктуры многофазных материалов различаются не только по размеру, форме и ориентировке зёрен, как это характерно для однофазных металлов, но также и по относительному количеству и взаимному расположению двух или более присутствующих фаз.

Микроструктура - это строение металла или сплава, видимое при больших увеличениях с помощью микроскопа. Анализ микроструктуры даёт возможность определить величину и расположение зёрен металла, размеры и количество мелких неметаллических включений и различных фаз в металле, проконтролировать состояние структуры поверхностного слоя изделия, выявить микродефекты (см. Дефекты отливок), а также некоторые дефекты кристаллического строения (дислокации и их скопления).

Закономерности  образования структуры металлов и сплавов исследуетМеталлография, изучая макро- и микроструктуру металла, атомно-кристаллическое строение, влияние структуры на механические, электрические, магнитные и другие свойства.

Микроструктура металлического материала определяется формой, размерами, относительным количеством и взаимным расположением кристаллов отдельных фаз или их совокупностей, имеющих однообразный вид. Под тонкой структурой (субструктурой) понимают строение отдельных зёрен, определяемое расположением дислокаций и других дефектов кристаллической решётки.

Микроструктуру сплавов изучают под микроскопом при различных увеличениях на хорошо приготовленных шлифах. Для выявления микроструктуры сплавов применяют следующие методы: химическое травление, электролитическое травление, магнитный метод, тепловое травление, травление в расплавленных солях, катодное травление, усиление рельефа микроструктуры после объёмных превращений. Для выявления микроструктуры используют специально подобранные кислоты и щёлочи различной концентрации, растворы различных солей и их смеси, различные составы электролитов, нагревание до различной температуры на воздухе или в специальной среде газов и паров, нагревание до определённых температур при пропускании электрического тока. На поверхности шлифа происходит растворение одних фаз, окисление и окрашивание других. В результате на шлифе под микроскопом можно увидеть очертания зёрен и различных фаз, определить их взаимное расположение; по цвету, форме и размерам определить присутствующие в сплаве фазы, то есть выявить микроструктуру сплава.

К прямым методам  исследования структурного состояния  вещества относятсяоптическая металлография, электронная микроскопия, рентгеновский анализ и др.

Для изучения микроструктуры металлов используют металлографические микроскопы. Оптическим микроскопом можно исследовать и фотографировать детали микроструктуры, размеры которых не превышают 0,4-0,6 мкм. Полученное изображение микроструктуры можно увеличивать, но новые детали структуры при этом не выявляются. Для того чтобы более глубоко и подробно изучить строение мелкодисперсных структур и границ зерен, блочное строение и дислокационную структуру, применяют метод электронной микроскопии. Применение метода рентгеноструктурного анализа позволяет определить степень совершенства кристаллов, их ориентировку, глубоко изучить структурные изменения. Для решения задач рентгеноструктурного анализа используют дифрактометры.

После вышеперечисленных  подготовительных этапов по выявлению микроструктуры и получению её изображений, сегодня становится целесообразным проведение исследования микроструктуры методами автоматического анализа изображения (ААИ). Хотя единого стандарта на эти методы пока нет, тем не менее автоматические анализаторы изображения совершенствуются с каждым днём; нормативы на приборы, ПО и методы измерения уже разрабатываются, и справедливо ожидать появления соответствующих стандартов в скором времени.

Термическая обработка чугуна.

  Термическая обработка, совокупность операций теплового  воздействия на материалы с целью  изменения структуры и свойств  в нужном направлении¹. От правильного выполнения термической обработки зависит качество и стойкость изготовляемых деталей машин и механизмов, инструмента и другой продукции. Для проведения термической обработки требуются не только глубокие знания теории и практики, но и умение самостоятельно выбрать и разработать наиболее эффективный технологический процесс термической обработки для различных деталей и инструментов, умение выбрать наиболее рациональный метод контроля, установить причины дефектов, методы их предупреждения и исправления, использовать все технические возможности и правильно организовать работу .

  При термической  обработке в результате нагрева  до определённой температуры и охлаждения происходит изменение структуры  и, как следствие этого, изменение  механических и физических свойств.

  Все превращения, происходящие в результате нагревания до определённой температуры и охлаждения в сталях и чугунах, можно проследить по диаграмме железо – углерод (Fe – C), которая является фундаментом  науки о стали и чугуне. Углерод с железом образует химическое соединение - цементит или может находиться в сплаве в свободном состоянии в виде графита. Соответственно существуют две диаграммы сплавов железо – углерод: цементитная и графитная. Виды чугунов. 

  Чугунами  называют сплавы железа с углеродом, в которых содержание углерода больше 2.14%. Они содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а иногда и легирующие элементы ( Cr, Ni, V, Al и др.); как правило хрупок. В зависимости от состояния углерода в чугуне различают: белые, серые, высокопрочные и ковкие чугуны. 

  белый чугун  серый чугун высокопрочный ковкий чугун

  чугун 

  Весь углерод  в белых чугунах находится  в связанном состоянии в виде цементита. В зависимости от содержания углерода белые чугуны делят на эвтектический, доэвтектический и заэвтектический.

  Эвтектический чугун – это чугун с содержанием  углерода 4.3% имеет структуру ледебурита.

  Доэвтектический чугун - это чугун с содержанием  углерода от 2.14 до 4.3% имеет структуру  перлит + вторичный цементит + ледебурит.

  Заэвтектический чугун - это белый чугун с содержанием углерода от 4.3 до 6.67 % имеет структуру цементит первичный + ледебурит. 

  эвтектический доэвтектический заэвтектический

  чугун чугун  чугун 

  Образование структур белых чугунов, в которых  углерод находится в связанном  состоянии в виде цементита, характеризуется по диаграмме состояния сплавов системы железо – цементит (Fe-Fe₃C ) . Диаграмма состояния сплавов системы железо – графит характеризует образование структур чугунов, в которых весь углерод находится в свободном состоянии в виде графита, то есть нет цементита и структура феррито – графитная¹.

  Но при  производстве чугунов выяснилось, что  кроме белых и феррито –  графитных чугунов можно получить и чугуны, в структуре которых  имеются и графит, и цементит, то есть часть углерода находится в свободном, а часть - в связанном состоянии;и такие чугуны получают в реальных условиях. 

  В производственных условиях получают чугуны со следующими структурами:

  1. феррит + перлит + графит (серый феррито – перлитный чугун). При ускорении охлаждения при температуре 738^о выделение графитного эвтектойда прекращается и оставшийся углерод переходит в цементит, в результате чего образуется часть перлита, следовательно, в этом чугуне есть и цементит, и графит. У такого чугуна основа доэвтектойдной стали ( феррит + перлит ) испещрена чешуйками графита¹. 

  2. перлит + графит (серый перлитный чугун) Если охлаждение ускоряется при температурах выше 738^о , то графитный эвтектойд не выделяется, а аустенит превращается в перлит. В этом чугуне, поскольку в перлит входит цементит,имеется цементит и графит. У такого чугуна основа эвтектойдной стали ( перлит ) и графитные включения в форме чешуек. 

  3. перлит + цементит вторичный (перлитно – цементитный чугун). У такого чугуна основа как у заэвтектойдной стали ( перлит + цементит вторичный ) и включения графита. При увеличении скорости охлаждения между температурами линии эвтектического и эвтектойдного превращения (1153^о-738^о) до перлитного превращения из аустенита выделяется не графит, а цементит. 

  4. перлит + цементит + графит или перлит + ледебурит + графит (половинчатыечугуны). В структуре таких чугунов наряду с графи- том наблюдается ледебурит(охлаждение ускорилось при эвтектическом превращении). Ледебурит состоит из цементита и перлита. В этих чугунах также имеется и цементит, и графит

  Термическая обработка чугунов.

Термическую обработку  чугунов проводят с целью снятия внутренних напряжений, которые возникают  при литье и вызывают изменения  размеров и формы отливки с  течением времени, снижение твёрдости  и улучшение обрабатываемости резанием, повышение механических свойств.

Чугун подвергают отжигу, нормализации, закалке и  отпуску, а также некоторым видам  химико-термической обработки (азотированию, алитированию, хромированию).

Отжигу для снятия внутренних напряжений подвергают чугуны при следующих температурах:

серый чугун  с пластинчатым графитом 500 –570^оС;

высокопрочный с шаровидным графитом 550 – 650^оС;

низколигированный 570 – 600^оС;

высоколигированный  чугун (типа нирезист) 620 – 650^оС¹.

Нагрев медленный  со скоростью 70 – 100^оС/ час, выдержка при температуре нагрева зависит от массы и конструкции отливки и составляет от 1-го до 8-ми часов. Охлаждение до 250^оС (для предупреждения возникновения термических напряжений) медленное, со скоростью 20 – 50^оС /ч, что достигается охлаждением отливки вместе с печью. Далее отливки охлаждают на воздухе².

При этом отжиге фазовых превращений не происходит, а снимаются внутренние превращения, повышается вязкость, исключается коробление и образование трещин в процессе эксплуатации.

Графитизирующий отжиг применяют для получения ковкого чугуна из белого чугуна и для устранения отбела отливок из серого чугуна.

Для получения ковкого чугуна используют белый доэвтектический чугун (2,5 – 3,0 % С; 0,5 – 1,5 % Si; 0,3 – 1,0 % Mn; 0,08 – 0,2 % Р; не более 0,12 % S), в котором при отжиге происходит распад цементита с образованием графита – графитизация белого чугуна.