Процессы графитизации в чугунах

При медленном охлаждении чугуна в нем протекают процессы графитизации, то есть процессы выделения углерода в виде графита. Кристаллизация графита из жидкого сплава и из аустенита протекает при несколько более высоких температурах, чем образование цементита (рис. 4.7).

При температуре 1153 ºС протекает процесс первичной графитизации с образованием графитовой эвтектики:

L → (γ + Графит).

При температуре 738 ºС - процесс вторичной графитизации с образованием эвтектоида:

γ → (α + Графит).

При длительной выдержке чугуна, включающего цементит, происходит его разложение с образованием термодинамически более стабильной фазы графита. При температуре выше 738 ºС протекает процесс:

Fe₃C → γ + Графит,

при t < 738 ºС процесс:

Fe₃C → α + Графит.

4,3

727

Рис. 4.7. Диаграмма Fe – С (сплошные линии – образование цементита, штриховые – графита)

Структура чугуна зависит от того, какое количество углерода, входящего в его состав, находится в связанном состоянии в виде цементита (С_св, %). По этому признаку различают:

белые чугуны: образуется при быстром охлаждении слитка или отливки, имеет структуру (α + Fe₃C) + Fe₃C + [(α + Fe₃C) + Fe₃C], в белом чугуне весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита (Fe₃C), чугуны очень твердые, хрупкие, износостойкие, не обрабатываются режущим инструментом, для изготовления деталей машин не применяются; применяются так называемые отбеленные отливки (шары шаровых мельниц, валки прокатных станов, лемехи плугов и др.), имеющие на поверхности тонкий слой белого чугуна;

половинчатые чугуны: С_св > 0,8 %; структура чугуна - (α + Fe₃C) + Fe₃C + [(α + Fe₃C) + Fe₃C] + Графит;

перлитные чугуны: С_св = 0,8 %; структура чугуна - (α + Fe₃C) + Графит;

ферритно-перлитные чугуны: С_св < 0,8 %; структура чугуна - α + (α + Fe₃C) + Графит;

ферритные чугуны: С_св = 0 %; структура чугуна - α + Графит.

Структура чугунной отливки зависит от содержания в нем графитизирующих элементов (С и Si) и толщины стенки отливки, определяющей скорость ее охлаждения. Чем больше толщины стенки, тем меньше скорость охлаждения отливки.

Изменение структуры чугуна в зависимости от содержания углерода и кремния приведено на (рис. 10.4а), в зависимости от толщины отливки и суммарного содержания углерода и кремния - на рис. 10.4б.

Дата добавления: 2017-01-13