10. СТАБИЛЬНАЯ ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗО-УГЛЕРОД (ГРАФИТ)

Диаграмма Fe-C при стабильном равновесии показывает, что вместо нестабильной фазы цементит Fe3C образуется стабильный графит. Образование графита может происходить непосредственно из жидкой фазы или вследствие распада цементита Fe3C → 3Fe + C (Гр).

Образование графита в сплавах Fe-C носитназвание графитизации. Чугуны, кристаллизующиеся по стабильной диаграмме Fe-C, носятназва-

ние серых чугунов (излом имеетсерый цвет).

Образующиеся графитимеетформу изогнутых пластин.

54

11. ЧУГУНЫ

Сплавы железа с углеродом при содержании углерода > 2,14% называют-

ся чугунами.

ЧУГУНЫ

Белые чугуны – весь углерод находится в связанном состоянии в виде Fe3C. Цементитпридаетизломуспецифическийсветлыйблеск. Структурасм. стр. 45

Серый чугун – углерод в виде графита, получается либо по диаграмме Fe- C стабильной, либо с добавлением элемента графитизатора Si. По существу, эта система Fe-C-Si, содержащая в качестве постоянных примесей Мn, P, S.

Структура серого чугуна в отливках зависит, в первую очередь, отхимического состава ( %С+%Si) и скорости охлаждения. Изменяя эти параметры, можно получить разную структуру металлической основы.

СТРУКТУРНЫЕ ДИАГРАММЫСЕРЫХ ЧУГУНОВ

В зависимости от состава чугуна, суммы (%С + %Si), скорости охлаждения (толщины отливки) различают:

I. Белые чугуны – П+ Л;

II. Половинчатые (>0,8 %С связано в виде Fe3C) – П+ Л + Г;

III. Первичный серый чугун – П+ Г (~ 0,8 % С связано в виде Fe3C); IV. Ферритно-перлитный серый чугун – Ф + П+ Г (0,7-0,1 %С – Fe3C); V. Ферритный серый чугун – Ф + Г (Fe3C нет).

55

ЧУГУНЫ

По форме выделения графита чугуны подразделяются на :

В зависимости от структуры металлической основы серые, высокопрочные и ковкие чугуны могут быть перлитными (структура (П + Г)), ферритно-перлитными (Ф + П + Г) и ферритными (Ф + Г).

56

КЛАССИФИКАЦИЯ ЧУГУНАПО СТРУКТУРЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙОСНОВЫ ИФОРМЕ ГРАФИТНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ(СХЕМА)

57

ВОПРОСЫ ИЗАДАЧИПО ТЕМЕ

1. В чем заключается основное отличие структуры белых и серых чугунов, причины этого отличия?

2.Какие формы графита существуют в чугунах, как форма графита влияет на механические свойства?

3.Какой может быть структура металлической основы серых чугунов и отчего это зависит?

4.Как получить высокопрочный чугун?

5.Как получить ковкий чугун?

Задача № 1 Отливка толщиной 50 мм отливалась из серого чугуна с 3,2 %С. Вкачест-

ве графитизатора был добавлен кремний в количестве 1,5 %. Какую структуру будетиметь отливка?

Задача № 2 Для отливки толщиной стенки 60 мм необходимо иметь структуру серого

технического чугуна на перлитной основе. Был рекомендован чугун с содержанием углерода и кремния (в сумме) 3,5 %. Возможно ли получение заданной структуры в этом чугуне. Ответобосновать.

Задача № 3

Отливка чугуна с 3,5 %С и 1,5 %Si имела структуру графита на перлитной основе. Сколько углерода находится в графитной фазе и сколько приходится на металлическую основу? Ответобосновать.

Задача № 4 Для отливки серого чугуна необходимо иметь сочетание твердости в пре-

делах 250-260 НВ при сохранении достаточной пластичности. Какой чугун надо применить в данном случае, как получить его?

Задача № 5

Какую структуру будет иметь чугун системы Fe-C-Si-Mg при содержании углерода 3,2 % и кремния 2 %? Где применяется это чугун?

58

12. ФАЗОВЫЕПРЕВРАЩЕНИЯ В СПЛАВАХ ЖЕЛЕЗО-УГЛЕРОД (ТЕОРИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ)

1. ПРЕВРАЩЕНИЕ ФЕРРИТО-ЦЕМЕНТИТНОЙ(ПЕРЛИТА) СТРУКТУРЫ В АУСТЕНИТ ПРИНАГРЕВЕ (АУСТЕНИЗАЦИЯ).

Образование аустенита при нагреве (аустенизация) является диффузионным процессом и подчиняется законам кристаллизации.

59

Число образовавшихся на границе раздела фаз Ф-Ц зародышей аустенита достаточно велико, образовавшиеся зерно (начальное зерно) мелкое. Дальнейший нагрев приводит к его росту (снижение энергии системы за счет уменьшения протяженности границ).

По склонности к росту различают:

60

2. ПРЕВРАЩЕНИЕ ПЕРЕОХЛАЖДЕННОГО АУСТЕНИТА (ДИАГРАММАИЗОТЕРМИЧЕСКОГО РАСПАДА ПЕРЕОХЛАЖДЕННОГО АУСТЕНИТА)

Переохлаждение стали со структурой аустенит, полученной в результате аустенизации ниже точки Аr1, приводит аустенит в метастабильное состояние и он претерпеваетпревращение.

Кинетика превращения описывается диаграммой изотермического превращения (распада) аустенита, которая строится экспериментально в координатах t0 – время.

ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ

61