чугунное литьё,стальное литьё,алюминиевое,художественное, серый чугун,хромистый,высокопрочный,антифрикционный,жаропрочный,отливки,металл,чугун,сталь,алюминий

МИКРО- И МАКРОСТРУКТУРА УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ, СТРУКТУРА СВАРНОГО ШВА

Влияние углерода. Микроструктура медленно охлажденной (после прокатки или отжига, или после нормализации) стали, содержащей до 0,8% С, состоит из феррита и перлита. Сталь с 0,1% С имеет очень много светлых участков структуры - феррита, а темных- перлита - весьма мало (фиг. 15, а). С увеличением в стали до 0,2% С количество феррита начинает уменьшаться, а перлита увеличиваться (фиг. 15, б). С дальнейшим увеличением содержания в стали углерода - от 0,3 до 0,8% - количество феррита в структуре постепенно уменьшается, а перлита возрастает (фиг. 16, а, б я 17, а). При содержании в стали 0,8% С ее микроструктура состоит из одного перлита (см. фиг. 13). У стали с со-держанием углерода больше 0,8%, например при 1,2%, прокатка которой была закончена при излишне высокой температуре, микроструктура состоит из темных зерен перлита и светлой сетки цементита (фиг. 17, б).
Эталоны микроструктуры стали. Для количественной оценки микроструктуры стали ГОСТ 8233-56 установлен ряд эталонных шкал.
Для определения количественного соотношения перлита и феррита при увеличении в 100 раз предусмотрена следующая шкала.
(фиг 18а): балл 1 (100/0),2(95/5),3(85/15),4(75/25),5(65/35),6(50/50),7(35/65),8(20/80),9(5/95),10(0/100)
Эта шкала пригодна для оценки соотношения перлита и феррита независимо от характера пер-литных участков (пластинчатый, зернистый или смешанный) или от их дисперсности (измельченности), что устанавливается дополнительно на основании сопоставления с другими шкалами.
Дисперсность (измельченность) пластинчатого перлита оценивается по десятибалльной шкале (фиг. 18, б).
Шкалы для зернистого и смешанного перлита приведены в разделе инструментальных сталей.
Пороки микроструктуры стали. При перегреве стали или при медленном охлаждении стального литья получается крупнозерни-стость (фиг. 19, а), которая сильно понижает ударную вязкость стали и повышает температуру перехода ее в хрупкое состояние. При этом феррит в микроструктуре стали может расположиться не только по границам крупных зерен, но и по кристаллографическим плоскостям самих зерен (фиг. 19, б). Такая структура носит название видманштеттовой и характеризуется весьма низкими механическими свойствами.
Крупнейшим пороком микроструктуры стали является обезуглероживание ее поверхности (фиг. 20, а), а также полосчатость (фиг. 20, б), когда полосы феррита чередуются с полосами перлита. Полосчатость создает неоднородные механические свойства вдоль и поперек прокатки, ухудшает обрабатываемость стали резанием и вызывает массовый брак при холодной штамповке. Особенно вредна полосчатость, связанная с неметаллическими включениями.
Для количественной оценки полосчатости, видманштеттовой структуры и структурно свободного (третичного) цементита применяются эталоны (фиг. 21) по ГОСТ 5640-59.
Неметаллические включения. При изготовлении микрошлифов для выявления неметаллических включений при шлифовании и полировании необходимо строго соблюдать все предосторожности, чтобы сохранить неметаллические включения и не выкрошить их. Как видно из фиг. 22, неметаллические включения бывают простые и сложные по структуре; особенно важно, являются ли они пластичными или хрупкими. Неметаллические включения опасны тем, что около них происходит концентрация напряжений и начинается разрушение металла, наиболее опасны здесь хрупкие, твердые не поддающиеся деформациям включения, например, окись алюминия (А1203), хрупкие силикаты и т. д.
Эталоны неметаллических включений. Для количественной оценки наиболее распространенных и типичных неметаллических включений ГОСТ 1778-62 предусмотрены особые шкалы их эталонов: оксиды, хрупкие силикаты, сульфиды, нитриды титана и др. Некоторые из них приведены на фиг. 23.
Микроструктура листовой стали. Величина ферритного зерна имеет большое значение для оценки пригодности листовой стали для холодной штамповки: слишком мелкое зерно (фиг. 24, а) создает жесткость, упругую отдачу и изнашивает штампы, зерно 7-8 (фиг. 24, б) обеспечивает вязкость, хорошую штампуемость и гладкую поверхность штамповок; крупное и смешанное зерно вызывает шероховатую поверхность после штамповки и разрывы (фиг. 24, в, г). На фиг. 24, д показаны вытянутые при холодной прокатке зерна, а на фиг. 24, е равноосные мелкие зерна после рекристаллизационного отжига. Характерные оладьеобразные зерна феррита (фиг. 24, ж и з) свидетельствуют об очень хорошей штампуемости спокойной листовой стали 08Ю.
Макроструктура стали. Макроструктуры слитков кипящей (фиг. 25, а), полуспокойной (фиг. 25, б) и спокойной (фиг. 25, в) стали после травления дают представление о их строении, наличии у них пузырей, усадочных раковин, ликвации, различных пороков и т. д.
Качество стали в значительной мере определяется ее макроструктурой, определяемой путем травления поперечных сечений (темплетов) заготовки, обжатой из слитков на блюминге. Макро-структура стали должна быть однородной и плотной, без значительных пороков.
К числу наиболее типичных пороков макроструктуры стали по ГОСТ 10243-62 относятся: центральная пористость и точечная неоднородность (фиг. 26), подусадочная ликвация и подкорковые пузыри (фиг. 27); общая пятнистая ликвация, краевая пятнистая ликвация, межкристаллитная ликвация и флокены (фиг. 28).
Различные пороки стали, обнаруживаемые в изломе и макроструктуре (фиг. 29), также регламентируются по ГОСТ 10243-62. К числу их Относятся: слоистый излом (фиг. 29, а), нафталинистый (фиг. 29, б) и камневидный изломы (фиг. 29, в), пузыри (фиг. 29, г), грубая пятнистая ликвация (фиг. 29, д), светлые корочки в макроструктуре (фиг. 29, е), шлифовально-травильные трещины (фиг. 29, ж) и скворечник (фиг. 29, з).
Структура сварного шва. Наиболее характерной структурой обладает шов, выполненный на малоуглеродистой стали типа Ст. 3 путем сварки под флюсом с применением электродной проволоки Св-08.
Как показывает макроструктура такого шва (фиг. 30, а), он состоит из следующих пяти участков: 1 - шов со столбчатой структурой (фиг. 30, б), указывающий на направленность кристаллизации из жидкого состояния; 2 - участок перегрева (фиг. 30, в), где наблюдаются крупные зерна видманштеттового сложения; 3 - участок мелких зерен (фиг. 30, г), полученный вследствие полной перекристаллизации; 4 - участок неполной перекристаллизации (фиг. 30, д), где перлитные участки не успели при нагреве превратиться в аустенит и поэтому после охлаждения имеют разрыхленный вид без четкого пластинчатого строения; 5 - исходная ферритно-перлитная структура (фиг. 30, е) стали Ст.З