Формирование в чугунах фаз и структурных составляющих в процессе охлаждения в литейной форме

Конечная структура литого чугуна, все разнообразие его типов определяется, прежде всего, особенностями протекания первичной и вторичной кристаллизации. Если первичная кристаллизация чугуна протекает согласно метастабильной диаграмме состояния Fe-Fe₃C с образованием аустенитно-цементитной эвтектики (ледебурита), то в отливке формируется структура белого чугуна (Рис. 1.2.7). Если первичная кристаллизация реализуется согласно стабильной диаграмме состояния Fe-C_гр с образованием аустенитно - графитной эвтектики, то в отливке формируется структура серого чугуна (Рис. 1.2.8). Если же первичная кристаллизация сплава происходит по смешанному варианту, то получается половинчатый чугун, в котором одновременно присутствуют эвтектический графит и эвтектический цементит (Рис. 1.2.9).

Особенности протекания вторичной, эвтектоидной кристаллизации определяют фазовое состояние металлической матрицы. При полной её реализации по метастабильной диаграмме металлическая матрица состоит только из перлита (См. Рис. 1.2.1). Если же она протекает исключительно по стабильной диаграмме состояния, то в чугуне формируется ферритная матрица (См. Рис.1.2.8). При смешанном варианте её протекания в чугуне, как и в стали (См. Рис.1.2.2) формируется феррито-перлитная металлическая матрица (Рис. 1.2.10) с различным соотношением каждой из фаз. Легированные (никелем) чугуны могут иметь аустенитную матрицу, поскольку не претерпевают эвтектоидное превращение.

При обработке жидкого чугуна перед кристаллизацией магнием, кальцием или РЗМ графитная эвтектика формируется с шаровидными выделениями графитных включений (Рис. 1.2.11). При этом ЧШГ, как и СЧ, может в зависимости от характера реализации вторичной, эвтектоидной кристаллизации иметь ферритную, перлитную или феррито-перлитную металлическую матрицу.

Если же белый чугун отжигать при температурах выше эвтектоидной, но ниже эвтектической (практически это 900-1000 ⁰С), то цементит первичной кристаллизации распадается на аустенит и графит отжига (Рис. 1.2.12) и получается ковкий чугун. При этом металлическая матрица у КЧ также может получаться ферритной, перлитной или феррито-перлитной в зависимости от того, как реализуется вторичная, эвтектоидная кристаллизация.

Таким образом, в чугунных отливках могут присутствовать следующие структурные составляющие:

1) при кристаллизации из жидкого состояния - аустенит, феррит и перлит, цементит первичный и ледебурит, графит первичный, эвтектический и эвтектоидный;

2) при закалке и нормализации - мартенсит и бейнит, троостит и сорбит;

3) при отпуске – мартенсит, троостит, сорбит и перлит отпуска;

4) при отжиге – графит отжига.

Дата добавления: 2014-01-07