ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Процесс графитизации из "Металловедение " Углерод может существовать в двух аллотропических формах — алмаз и графит. Алмаз — редкая форма существования углерода и в сплавах не встречается. [c.203] В железоуглеродистых сплавах в свободном виде углерод находится в форме графита. Кристаллическая структура графита слоистая (рис. 161). [c.203] Прочность и пластичность графита весьма низки. [c.203] Высокоуглеродистой фазой в железоуглеродистых сплавах может быть и цементит его кристаллическое строение и свойства были рассмотрены в гл. VI, п. 3. [c.203] Вместе с тем графит — более устойчивая фаза, а цементит — менее устойчивая это значит, что смесь феррит+графит или аусте-нит-f графит обладает меньшей свободной энергией, чем смесь фер-рит+цементит или аустенит+це-ментит. Следовательно, термодинамические факторы способствуют образованию не цементита, а графита. [c.204] Эти два обстоятельства необходимо учитывать при изучении условий образования графита. Если кинетические условия позволяют, то образуются структуры с графитом, если нет, то с це.ментитом, несмотря на то что более устойчивой является структура графита в этом случае образование графита является уже вторичной реакцией, и графит будет продуктом распада цементита. [c.204] Как было отмечено (гл. II), переход из одного агрегатного состояния в другое, например из жидкого состояния в твердое, вызван тем, что при из- менившихся условиях новое состояние оказывается более устойчивым, обладает меньшим запасом свободной энергии. Ниже температуры Г (см. рис. 25) устойчивым является кристалл и ниже этой температуры протекает процесс кристаллизации, так как это сопровождается уменьшением свободной энергии. [c.204] Ранее было указано, что аустенито-графитная смесь является термодинамически более устойчивой, чем аустенито-цементитная смесь. Это значит, что если на схеме рис. 162 провести линию, которая будет характеризовать сво- бодную энергию смеси аустенит+графит, то она должна располагаться при B eix температурах ниже линии, характеризующей свободную энергию смеси аустенит-Ьдементит. Следовательно, линия свободной энергии аустенит+графит пересечет линию свободной энергии жидкости при температуре более высокой чем 1147° . т. е. при 1153°С. [c.204] Исходя из этого, можем сделать следующие выводы. [c.205] В интервале 1147—1153°С образование из жидкости аусте-мито-цементитной смеси принципиально невозможно, и в данных температурных условиях кристаллизации происходит с образованием аустенито-графитной смеси непосредственно из жидкости. [c.205] Диаграмма железо — углерод, приведенная на рис. 163, соответствует образованию аустенито-цементитных или феррито-цементитных смесей. Образование аустенито-графитных или феррито-графитных смесей происходит при более высоких температурах, а линии фазовых равновесий должны лежать при более высоких температурах. Таким образом, получается диаграмма железо — углерод с двойными линиями (рис. 163). Сплошные линии показывают температуру фазового равновесия аустенита (феррит) — цементит, а пунктирные — аустенит (феррит) — графит. [c.205] Меньшая способность аустенита и жидкости растворять графит, чем цементит, приводит к тому, что линии SE н /D располагаются левее соответствующих линий SE и D. [c.206] Образование графита из жидкости или аустенита — медленно протекающий процесс, так как работа образования зародыша графита велика и требуется значительная диффузия атомов углерода для образования кристаллов графита, также необходим и отвод атомов железа от фронта кристаллизации графита. [c.206] В чистых железоуглеродистых сплавах непосредственное образование графита из жидкости было бы редко наблюдаемым явлением, если бы не одно обстоятельство, способствующее образованию графита. [c.206] Перегрев чугуна значительно выше температуры плавления приводит к растворению этих взвешенных частиц, хотя, возможно, и неполному, что затрудняет непосредственное образование графита. Введение различных добавок к чугуну может привести к возникновению дополнительных центров кристаллизации графита, что способствует в ряде случаев образованию графита. [c.207] В зависимости от условий кристаллизации образуется графит различной формы, что имеет большое значение (об этом будет сказано дальше). [c.207] что сказано в отношении кристаллизации графита из жидкости, применимо и для кристаллизации графита из аусте-нита. Нет ясных экспериментальных доказательств того, что из гомогенного аустенита непосредственно выделяется графит, хотя, согласно приведенным выше термодинамическим положениям (см, с. 205), это возможно в уз ком диашазоне температур (в интервале между линиями стабильной и метастабильной систем). Однако если в процессе нагрева произошла частичная графитизация вследствие распада цементита, то возможно отложение углерода на уже имеющихся графитных включениях (при охлаждении ниже линии P S E ), что наблюдалось экспериментально. [c.207] Таким образом, кроме превращений, приводящих к образованию цементита, которые мы рассмотрели в главе о железоуглеродистых сплавах (гл. VI), возможен распад растворов (жидкости, аустенита) с образованием графита. [c.207] Кроме рассмотренного ранее процесса образования графита непосредственно при кристаллизации, возможен и другой способ образования графита. Как уже неоднократно указывалось, цементит — неустойчивое соединение и при определенных условиях (определенной температуре) распадается с образованием аустенита и графита или феррита и графита. Для осуществления этого процесса требуется диффузия углерода к центрам кристаллизации графита и самодиффузия железа от мест, в которых графит выделяется. [c.207] Вернуться к основной статье