ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Графитизирующий отжиг из "Теория термической обработки металлов " Основные разновидности отжига 2-го ро да чугунов — графитизирующий отжиг и нормализация. [c.181] Белый чугун тверд и очень хрупок из-за большого количества эвтектического цементита в его структуре. Современный способ получения ковкого чугуна графитизирующим отжигом белого был изобретен в начале XIX в. В настоящее время ковкий чугун — это широко применяемый машиностроительный материал, сочетающий простоту и дешевизну получения отливки фасонных деталей с высокими механическими свойствами. [c.181] Исходный фазовый состав белого чугуна такой же, как у стали — феррит и цементит, и поэтому механизм его аустенитизации аналогичен рассмотренному в 23. При нагревании вначале происходит перлито-аустенитное превращение, затем растворение вторичного цементита и гомогенизации аустенита по С и Si. [c.182] Во время выдержки при 900— 1050°С проходит первая стадия графитизации (рис. 104), по окончании которой весь цементит эвтектического происхождения и остатки вторичного цементита заменяются графитом и структура из аустенито-цементнтной превращается в аустепито-графитную. [c.182] Предположение о разложении цементита с непосредственным выделением из него графита по реакции РезС 3Fe+ не согласуется со многими фактами. В частности, форма углерода отжига в ковком чугуне не соответствует форме исходных кристаллов цементита. [c.182] Доказано, что графитизация белого чугуна на первой стадии состоит в зарождении графита на границе А/Ц и вдали от цементитных кристаллов и росте графита при одновременном растворении цементита в аустените путем переноса атомов углерода через аустенит от границы А/Ц к границе А/Г. [c.183] Удельный объем графита в несколько раз больше, чем у аустенита, и поэтому его гомогенное зарождение в плотной металлической матрице маловероятно — слишком велика упругая составляющая АРупр в формуле (26). Дислокации, субграницы и высокоугловые граниты мало эффективны в качестве мест гетерогенного зарож дения графита из-за большой величины А упр. [c.183] Как известно, серое олово, удельный объем которого на одну четверть больше, чем у белого, зарождается предпочтительно на открытой поверхности образца белого олова. Естественно, что при графитизации, когда удельный объем новой фазы еще более резко отличается от удельного объема исходной фазы, зародыши также преимущественно возникают на свободной поверхности аустенита. [c.183] В объеме отливки местами гетерогенного зарождения графита служат несплошности, скопления вакансий, усадочные и газовые микропустоты, микротрещины, разрывы на границе аустенита с неметаллическими включениями из-за разности их термического расширения. Местами зарождения графита могут быть диффузионные поры, возникающие при гомогенизации аустенита. Например, при выравнивании состава аустенита после ухода атомов кремния из обогащенных им участков остается избыток вакансий, образующих поры. Этим предположительно можно объяснить ускорение графитизации под действием кремния, которое происходит, несмотря на то, что кремний замедляет диффузию углерода в аустените. [c.183] Кроме переноса атомов углерода через твердый раствор, для графитизации необходим еще один процесс — эвакуация атомов железа от поверхности растущего графита, чтобы освободить графиту жизненное пространство. К- П. Бунин доказывает, что именно этот диффузионный процесс, а не приток атомов углерода, контролирует скорость роста графитных включении в аустените, так как диффузионная подвижность атомов железа намного меньше, чем у углерода. [c.184] Форма графита зависит от температуры отжига и состава чугуна. Углерод отжига быстрее разрастается вдоль высокоугловых границ и субграниц, так как по ним быстрее отводятся атомы железа. Такое нежелательное разветвление графита усиливается с ростом температуры и после отжига при температурах выше 1050—1070°С механические свойства чугуна оказываются очень низкими. Этим определяется верхняя температурная граница первой стадии графитизации. [c.184] Добавки и примеси оказывают сложное влияние на рост углерода отжига, изменяя скорости диффузии железа и углерода и другие параметры. Например, малые добавки магния ( Oyl Jo) обеспечивают рост углерода отжига в компактной форме. Регулируя температуру отжига и состав белого чугуна, можно получать ковкий чугун с весьма компактными включениями углерода отжига. [c.184] При охлаждении чугуна после окончания первой стадии гра-фитизации состав аустенита изменяется по линии E S и из него выделяется вторичный графит. Эту стадию графитизации называют промежуточной. Вторичный графит наслаивается на включения углерода отжига и обычно самостоятельной структурной составляющей не дает. [c.184] Металлическая матрица ковкого чугуна формируется при эвтектоидном распаде аустенита. [c.184] Для получения чисто ферритной матрицы охлаждение в интервале температур эвтектоидного распада должно быть медленным (см. рис. 104). Здесь проходит вторая стадия графитизации — аустенит распадается по схеме А — Ф+Г. [c.184] Последовательность структурных изменений на второй стадии графитизации удобно проследить по диаграмме изотермических превращений аустенита в чугуне. На рис. 107 линия ОД — начало образования эвтектоидного феррита, ВЕ — начало образования эвтектоидного цементита, РИ — окончание эвтектоидного превращения и БН—окончание графитизации перлитного цементита. [c.185] Рассмотрим превращения в аустените, переохлажденном до температуры Вначале безынкубационно образуется графит на поверхности им1еющихся включений углерода отжига. Начиная с момента, соответствующего точке 1 (линия ОД),.нар яду с графитом образуется и эвтектоидный феррит, т. е. идет эвтектоидный распад по схеме А - Ф+Г. Он заканчивается в точке 2 полным исчезновением аустенита. [c.185] При эвтектоидном распаде графит наслаивается на углерод отжига, образовавшийся в первую и промежуточную стадии гра-фитизации, и феррито -графитный эвтектоид как самостоятельная структурная составляющая в виде дисперсной смеои чередующихся фаз не образуется. [c.185] Эвтектоидный распад А - Ф+Г может идти нормальным и аб-нормальным путем. При нормальном распаде аустенит все время находится. в контакте с образующимися из него ферритом и графитом. На границе с графитом он имеет концентрацию, соответствующую точке g, а на границе с ферритом—точке А (рис. 106). Выравнивание состава в аустените приводит к пересыщению его углеродом на границе А/Г, выделению здесь графита и уменьшению концентрации углерода на границе А/Ф, вызывающему у — а-перестройку — образование феррита. [c.185] Вернуться к основной статье