ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Эвтектическая кристаллизация серого чугуна из "Строение чугуна " Эвтектическая кристаллизация серого чугуна заключается в одновременном выделении из жидкого раствора кристаллов аустенита и графита. Она происходит при переохлаждении до температуры ниже эвтектической линии E F, например до Ti, когда жидкость состава Хс пересыщается обоими компонентами (рис. 19). Степени пересыщения углеродом и железом при этой температуре характеризуются отрезкамиА с—Ха и Хб —Хс-Термодинамический потенциал жидкости оказывается на AZ выше потенциала смеси аустенита и графита, что и стимулирует распад Ж А + Г. [c.45] В кинетике роста графитных кристаллов и эвтектического превращения в целом важную роль играет не только диффузия углерода, но и передвижение атомов железа от поверхности Г/Ж, осуществляющееся диффузией и конвекцией. [c.46] Кристаллы эвтектических фаз могут возникать в жидкости порознь и неодновременно. Но рост одной из фаз увеличивает пересыщение жидкости другим компонентом, что облегчает зарождение и рост второй фазы. При дальнейшем совместном и одновременном росте двух кристаллов образуются двухфазные зерна янтрктики, называемые, по А. А. Бочвару, эвтектическими колониями. [c.46] инициирующей формирование колоний, обычно является графит. Он возникает в жидкости эвтектического состава первым и растет в виде розеток или сферокристаллов, аналогичных кристаллам первичного графита. Прилегающая жидкость обедняется углеродом, и на отдельных участках графита зарождается аустенит. Механизм и кинетика дальнейшего совместного роста фаз зависят от формы графитного кристалла и линейной скорости его кристаллизации. [c.46] Сферокристаллы графита растут с относительно малой линейной скоростью. Легко убедиться в том, что она остается сравнительно малой даже тогда, когда объемная скорость кристаллизации, т. е. количество графита, выделяющегося из жидкости в единицу времени, выше при образовании сферокристалла, а не графитной розетки. В связи с этим сферокрнсталл обволакивается аустенитом и начинается абнормальный эвтектический распад жидкости, при котором непосредственно из жидкости выделяется лишь одна твердая фаза — аустенит, а графит выделяется из аустенита. [c.47] Обычным серым чугунам присуща нормальная эвтектическая кристаллизация. Морфология образующихся при этом графито-аустенитных колоний связана со степенью переохлаждения жидкого раствора. [c.47] Это и привело к появлению ошибочных представлений о независимом возникновении и изолированном росте графитных частиц в жидком растворе [45] или о формировании их в твердом состоянии, в процессе распада цементита, образующегося в сильно переохлажденной жидкости [45, 46]. [c.50] В структурном центре таких колоний обнаруживается компактное графитное включение, что, как указывалось выше, естественно для сильно переохлажденной жидкости. Причины же разрастания компактного центра в систему тонких пластин и нитей, по-видимому, связаны с влиянием примесей. Возможно, что определенную роль в этом играет и вторая фаза эвтектики. [c.50] Изучение микрорельефа поверхности тонкодифференцированных графито-аустенитных колоний показывает, что при значительном переохлаждении аустенит в ряде участков опережает кромки графитных ответвлений. Увеличение скорости роста аустенита в сильно переохлажденных расплавах эвтектического состава закономерно. Об этом свидетельствует и тот факт, что в пределах колоний тонкой эвтектики часто обнаруживаются дендри-ты аустенита вне зависимости от степени эвтектичности расплава. С этим связано и одно из наименований тонко-дифференцированного графита — междендритный. [c.50] Аустенитная оболочка колонии химически неоднородна. У графита состав ее близок к Хв (см. рис. 19), а около жидкости — к Хг. Благодаря возникающим градиентам химического потенциала, углерод диффундирует в аустените от поверхности Л/Ж к поверхности Л/Г. При этом аустенит выводится из равновесия и с жидкостью, и с графитом. В контакте с жидкостью он обедняется углеродом, что приводит к переходу углерода от жидкости к аустениту. Она обогащается железом и продолжает выделять аустенит. В контакте с графитом аустенит обогащается углеродом и здесь продолжается выделение графита. [c.52] Это выделение связано и с передвижением атомов железа от поверхности Л/Г, осуществляющимся прежде, всего, по-видимому, за счет притока вакансий. Генерация вакансий во внешнем обводе колонии, на дислокациях и на границе с жидкостью (при кристаллизации которой происходит уменьшение объема) и их погашение атомами углерода на границе с графитом выливается в направленный поток вакансий к эвтектическому графиту. Об определяющем влиянии этого процесса на кинетику роста колоний свидетельствуют морфологические особенности включений эвтектического графита, формирующихся в аустените. В отличие от со1вершенных сферокри-сталлов первичного графита они, как правило, имеют полиэдрические очертания и секториальное внутреннее строение [2]. Возникновение. граней и -совпадающих с ними секторов следует связывать с закономерностями передвижения атомов железа в аустените, обусловлен-ны ми анизотропией его кристаллического строения и оуб-зеренной структурой. [c.52] Особенности эвтектического распада жидкого раствора в чугунах неэвтектического состава связаны с предшествующей кристаллизацией избыточных фаз. [c.53] Формирование первичного аустенита сопровождается перераспределением примесей. Наиболее обогащаются примесями участки жидкости, расположенной в узких межветвиевых промежутках, практически не участвующей в конвективном перемешивании расплава. Это обстоятельство играет особую роль при абнормальной кристаллизации модифицированных чугунов. Обогащение жидкости магнием, повышающим термодинамическую активность углерода, способствует зарождению здесь графитных сферокристаллов. В результате расположение графита наследует рисунок первичного аустенита. [c.53] Вернуться к основной статье