ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Структурные изменения в твердом состоянии из "Строение чугуна " Структурные изменения в твердом состоянии при охлаждении отливок из серого чугуна начинаются с выделения вторичной высокоуглеродистой фазы из аустенита. Согласно диаграммам состояния Ре—С и Ре—С—51 (см. рис. 1, 2) растворимость углерода в аустените с понижением температуры от эвтектической до эвтектоидной уменьшается. Аустенит при охлаждении чугуна пересыщается углеродом и в зависимости от условий происходит выделение либо графита, либо цементита. В условиях медленного охлаждения и при повышенном содержании кремния в чугуне вторичная высокоуглеродистая фаза выделяется в виде графита. При этом пересыщение аустенита углеродом невелико оно характеризуется обычно точками, лежащим.и между линиями Е 5 и Е8. При таких пересыщениях выделение цементита термодинамически невозможно и при всех температурах от эвтектической до эвтектоидной из аустенита может выделяться лишь графит. [c.54] Многие исследователи долгое время принимали, что в железных сплавах при твердофазных превращениях графит всегда образуется в результате распада предварительно выделившегося цементита [4, 50, 51]. Обосновывалось это правилом ступеней Оствальда и большим кристаллохимическим сходством аустенита с цементитом, чем с графитом. Эти соображения, однако, могут иметь силу лишь для переохлаждений аустенита до температур ниже линии Е5, когда достигаются пересыщения углеродом, при которых термодинамически возможно выделение не только графита, но и цементита. В этом случае выделение цементита, кинетически более выгодное, часто предшествует формированию графита. При малых же пересыщениях, характеризующихся точками, лежащими между линиями Е 8 и Е8, обращение к правилам ступеней Оствальда и кристаллохимического соответствия неправомерно, поскольку появление цементита в сплавах еще невозможно. [c.54] Отличить наслоивщийся вторичный графит от эвтектического под микроскопом обычно не удается, В некоторых случаях, однако, отличие обнаруживается, что связано, по-видимому, с изменением строения вторичного графита и содержания в нем примесей. [c.55] Как указывалось выше, при медленном охлаждении чугуна до температуры Л i аустенит приобретает эвтектоидный состав S. Термодинамический стимул эвтектоидного распада такого аустенита появляется при переохлаждении чугуна ниже линии P S K. Допустим, что чугун переохлажден до температуры Г] (рис. 24). В этом случае распад эвтектоидного аустенита на феррит и графит снижает термодинамический потенциал на AZ. [c.56] Из переохлажденного аустенита первым начинает выделяться графит. Новых включений он не образует, а наслаивается на имеющихся. Это выделение является, естественно, безынкубацион-ным. Эвтектоидный же феррит выделяется после некоторого инкубационного периода, тем большего, чем меньше переохлаждение (см. рис. 5). [c.56] При нормальном ходе эвтектоидного распада аустенит контактирует не только с ферритом, но и с графитом и возможно выделение графита из аустенита (рис. 25,в, г). В этом случае углерод перераспределяется в аустените. Он диффундирует от поверхности А/Ф к А/Г вследствие перепада концентраций Х —Х . [c.57] При исследовании начальных стадий перлитного превращения в чугунах обнаружено два механизма зарож-а,ения эвтектоидных колоний. Наиболее часто формированию перлита предшествует выделение из аустенита цементитной каймы (рис. 27,а). От нее растет группа ответвлений, в промежутках между которыми прорастает феррит. С этого и начинается кооперативный рост чередующихся слоев феррита и цементита, создающий колонию перлита. [c.59] Мы ра-сомотрели эвтектоидный распад аустенита в чугунах, характеризующихся диаграммой превращений с низкой (7 в 7 р) цементитной границей метастабильности аустенита (см. рис. 5). В этом случае эвтектоидный распад Л- Г+Ф в интервале температур Тр—7ц может пройти до конца без появления в матрице цементита (перлита).. Поэтому ферритизация этих чугунов может быть завершена при медленном охлаждении и изотермической выдержке в результате реакции Л-Ф+Г. Такие диаграммы превращений характерны для чугунов с повышенным содержанием кремния. [c.61] Большое влияние на ход эвтектоидного превращения аустенита в серых чугунах имеет предыстория отливок. [c.62] Аустенит отливок, ох-лаждающился писле затвердевания, обнаруживает при эвтектоидном распаде большую устойчивость, чем аустенит, полученный при нагреве до температуры выше точки Ах после того, как чугун был охлажден до комнатной температуры. Можно предположить, что накапливающиеся при охлаждении отливок и затем в процессе аустенитизации матрицы дефекты типа дислокаций, субграниц и границ облегчают зарождение цементита и феррита при эвтектоидном превращении. [c.62] Кинетика и полнота реакции Л- Ф+Г зависят от числа и разветвленности графитных включений, полученных при затвердевании. Чем их больше и чем они развет-вленнее, тем быстрее и полнее идет распад Л—Ф+Г. В овязи с этим на ход этого распада влияют и условия приготовления расплава (модифицирование, вакуумиро-вание, продувка газами и др.), поскольку они могут изменять число и разветвленность графитных включений, формирующихся при затвердевании. [c.62] Аустенитную матрицу в отливках из серого чугуна, устойчивую при комнатных температурах, получают легированием элементами, стабилизирующими аустенит (N1, Мп, Си). В этО М случае при охлаждении отливок предотвращается не только эвтектоидный распад, но и бейнитное, и мартенситное превращения (рис. 30, г). [c.64] Снижение механических свойств при переходе от стали к обычному серому чугуну обусловлено большой протяженностью в нем межфазовых границ Г/Ф и малой прочностью сцепления слоев в графите. [c.65] Уменьшения протяженности границ Г/Ф можно достичь при замене пластиновидного графита включениями компактной формы. При этом улучшаются и свойства чугуна, в особенности, его прочностные характеристики. [c.65] В случае шаровидных включений, при той же ферритной основе в чугунных отливках можно получить предел прочности примерно такой же, как у литой стали с ферритной структурой. Относительное удлинение хотя и возрастает при этом до 10—15%, остается меньшим, чем у стали. [c.65] Соотношения, подобные приведенным, наблюдаются и при других структурных основах сопоставляемых сплавов. Литая углеродистая сталь с перлитной структурой имеет предел прочности около 600 Мн/м (60 кГ/мм ), перлитный серый чугун с пластинчатым графитом 300— 350 Мн/мР- (30—35 кГ/мм ), магниевый перлитный чугун с шаровидным графитом 600 Мн/м (60 кГ/мм ) и выше. И в этом случае характеристики пластичности чугуна, даже при наиболее благоприятной шаровидной форме графитных включений, ниже соответствующих характеристик стали. Эго обусловлено более высоким содержанием в феррите чугуна креынпя, а также марганца и других примесей. [c.65] Вернуться к основной статье