ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Образование зародышей графита из "Строение чугуна " Образование зародышей графита происходит и при нагреве белого чугуна, хотя металлографически графит легко выявляется лишь после начала первой стадии. [c.136] Рассмотрим детально процесс зарождения графита, что является важнейшей проблемой металлографии ковкого чугуна. [c.136] За то время, за которое графитизация на поверхности заходит далеко и может завершиться, внутри отливок оиа и не начинается. Трудности зарождения графита внутри отливок встречаются, однако лишь при отсутствии нарушений оплошности. Если же исходный белый чугун имеет микротрещины и микропоры, то графитизация быстро развязывается и внутри отливок. Она начинается в микроиесплошностях так же легко, как и на внешней поверхности, поскольку и здесь первоначальное образование графита не связано с удалением атомов матрицы и с появлением значительных напряжений. [c.137] Микропористость может быть различного происхождения закалочного, диффузионного, деформационного, радиационного, усадочного и т. п. Очень эффективна предварительная закалка белого чугуна, при которой во время мартенситного превращения образуются многочисленные МИкротрещины [97—99]. Большинство из них являются волосными и щелевидными, размещающимися поперек н вдоль пластин мартенсита и в месте их стыка (рис. 69, а). Точно такую же форму приобретают образующиеся в трещинах включения графита (рис. 69, в). Аналогичный результат получен французскими исследователями [100]. В их образцах с микротрещинами выделение графита начиналось практически безынкубационно, а в образцах без трещин — лишь после четырехчасового инкубационного периода. [c.137] Справедливость модели закалочных трещин проверяли для сталей также путем исследования эффекта ослабления влияния предварительной закалки при высокотемпературных выдержках в однофазной аустенитной области и эффекта устранения есплошносгей путем горячей деформации [99]. Экспериментально установлено, чго каталитический эффект предварительной закалки ослабляется по мере ликвидации закалочных трещин. [c.138] Таким образом, главную роль при графитизации играют микротрещины. Карбидные превращения имеют второстепенное значение. Второстепенную роль играет и увеличение дисперсности карбидов, образующихся при нагреве предварительно закаленных сплавов [99]. [c.138] Эффективность предварительной деформации иногда также связывают с карбидными превращениями. Однако металлографические наблюдения свидетельствуют о прямой связи выделений графита с деформационными трещинами. Исследование их залечивания при высокотемпературных выдержках и горячей деформации сталей также подтверждает эту связь [99]. [c.139] Большую роль при выделении графита могут играть микропоры усадочного происхождения [99, 104]. При недостаточном питании между ветвями первичного аустенита и эвтектической составляющей образуются тонкие усадочные щели. При отжиге в их легко выделяется графит в виде строчечных включений, неблагоприятло влияющих на свойства (рис. 69, д). [c.139] Важным источником микропор, катализирующих гра-фитообразование, является диффузионное перераспределение примесей (в первую очередь кремния) при нагреве [105]. Образование диффузионных пор, как известно, наблюдается в системах компонентов с разной диффузионной подвижностью [106, 107]. Более подвижные атомы диффундируют быстрее. Области, из которых они уходят, пересыщаются вакансиями, и здесь растут поры. В белом чугуне подобная ситуация создается при нагреве, когда происходит растворение цементита и часть его трансформируется в раствор (аустенит или феррит). При аличии кремния твердый раствор становится химически неоднородным та его часть, которая образовалась из цементита, содержит меньше кремния. Вследствие этого кремний диффундирует из одних участков в другие. Области, обедняющиеся кремнием, пересыщаются вакансиями, к здесь растут микропоры. Появляются они обычно а исходной новерхности контакта цементита с твердым раствором, где в начале растворения создается наибольший перепад концентрации кремния. Образующиеся здесь микропоры заполняются затем углеродом, который поступает из твердого раствора, и таким образом возникает графит. Микроскопическое исследование сплавов в начале графитизации показывает, что, как правило, графитные включения действительно располагаются на исходных межфазных А/Ц и Ф/Д поверхностях. Встречаются они и в твердом растворе, а в цементите их обычно нет. [c.139] Повреждения матрицы, способные катализировать графитизацию, создаются и при облучении сплавов частицами с высокой энергией [108, 109]. В этом случае также обнаруживаются нарушения сплошности [110]. [c.140] Катализаторами при графитизации могут быть и неметаллические включения — графит обнаруживали у включений сернистого марганца за [112], глинозема [113]. [c.140] Детальный механизм влияния этих обработок еще нз установлен. По предварительным данным, он связан с формированием микронесплошностей путем агрегации избыточных вакансий, полученных в результате охлаждения и перераспределения примесей. В образовании микрополостей при низких температурах и в измене]1ии их эффективности велика роль водорода [121]. Меняя его содержание и условия удаления, можно широко варьировать число и распределение микронесплошностей, а следовательно, число и распределение графитных включений. [c.143] Из приведенных выше экспериментальных данных закономерен вывод о первостепенном значении нарушений сплошности для начальных этапов графитизации. Выделение графита на новерхности пор и трещинок начинается легко, практически безынкубационно. Удельный объем чугуна при этом уменьшается [122]. В чугунах, не содержащих пор и трещинок, удельный объем увеличивается с началом выделения графита. [c.143] Прежде всего, по-впдимому, тем, что нри создании -полостей заблаговременно (преодолевается узкое звено процесса формирования графита — удаление малоподвижных атомов матрицы из мест, в которых он зарождается и растет. По расчетным данным, гомогенное зарождение графита в железных сплавах практически исключено [123]. Упругая составляющая прироста термодинамического потенциала при образовании зародыша графита настолько велика, что встречающиеся пересыщения недостаточны для гомогенного зарождения. Эта невозможность не является спецификой железных сплавов. Она характерна для всех фазовых превращений, происходящих в твердом состоянии с большим увеличением объема [124, 125]. [c.144] Вернуться к основной статье