26. Диаграмма состояния железо-графит, процесс графитизации.

Д иаграмма стабильного равновесия Fe - Fе₃С, обозначенная пунктиром, отображает возможность образования высокоуглеродистой фазы - графита - на всех этапах структурообразования в сплавах с повышенным содержанием углерода. Диаграмма состояния стабильной системы железо - графит отличается от метастабильной системы железо-цементит только в той части, где в фазовых равновесиях участвует высокоуглеродистая фаза (графит или цементит). Все линии этой системы лежат выше линий диаграммы железо-цементит, т. е. эвтектическое и эвтектоидное превращения совершаются при более высоких температурах (1153 и 738° С соответственно). Точки С, Е и S сдвинуты влево (С’- 4,26%С; Е’ – 2,11%С и S’- 0,7%С). Процесс образования графита в сплавах железа с углеродом называется графитизацией. Графит может кристаллизоваться из жидкой фазы при затвердевании чугуна. Ниже линии C’D’ выделяется первичный графит. При температуре 1153° С (линия E’C'F’) образуется графитная эвтектика, состоящая из аустенита и графита. Эвтектоидное превращение протекает при температуре 738° С (линия P’S'К’), структура эвтектоида состоит из феррита и графита. По линии Е’S’ из аустенита выделяется вторичный графит. Цементит – фаза, менее устойчивая по сравнению с графитом, при высоких температурах цементит разлагается. Fe₃C <=> 3Fe + С. Поэтому диаграмма состояний Fe-Fe₃C – неустойчивая, метастабильная, a Fe-Г – устойчивая. Работа образования зародыша цементита меньше, чем графита. Для образования зародышей графита требуется значительная диффузия атомов углерода, это медленно протекающий процесс. Поэтому, если не создавать специальных условий кристаллизации, из жидкого расплава предпочтительнее выделяется смесь аустенита с цементитом, хотя графит является более устойчивой фазой смеси аустенит + графит и феррит + графит обладают меньшей свободной энергией, чем смеси аустенит + цементит и феррит + цементит, т. е. это более стабильное состояние.

2 7. Получение белого, серого, ковкого, высокопрочного чугунов, их структура, свойства, применение. Белый чугун формируется в соответствии с диаграммой Железо-Цементит. Отливки из белого чугуна твердые, но хрупкие, невозможно обработать резанием. Эти отливки подвергают графитизирующему отжигу и образуется ковкий чугун. КЧ: в результате распада Ц,присутствует графит в в хлопьевидной форме. Отливки КЧ содержат около 2,4-2,8%С, 0,8-1,4% кремния, марганца до 1%, и не более 0,1%серы. Kd: Ц→Г+А, Fе₃С→С+ Fеγ. После охлаждения по линии 1 образуется П (сформируется КЧ на П-Ме основе). Если дать длительную выдержку при температуре 730-740 будет распадаться Ц, входящий в П (сформируется КЧ на Ф-Ме основе). Если выдержка недостаточно длительная III, то сформируется ковкий чугун на Ф-П-Ме основе. У чугунов за счет постоянных примесей линия PSK выше. Режим отжига может быть несколько суток.Серый чугун формируется в соответствии с диаграммой железо-графит. ВЧ формируется, если в расплав будут вводиться такие модификаторы как магний,церий. ВЧ содержит меньше серы, чем СЧ. Наиболее прочные белые чугуны. Прочность и пластичность зависят от формы графита. Чем более компактная форма, тем выше пластичность. Пластины графита в СЧ можно рассматривать как микротрещины (самая малая прочность ). КЧ занимает промежуточное положение. Чугуны используются для отливок, у них хорошие литейные свойства, хорошая текучесть, низкая усадка. Чугуны обладают свойством гасить упругие колебания.