ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Принятые сокращения из "Справочник по чугунному литью Издание 3 " Компоненты чугуна (приложение 1) и, соответственно, диаграммы состояния весьма разнообразны. Наибольший интерес представляют двойная и основные тройные диаграммы состояния. [c.7] Основными составляющими чугуна являются железо и углерод. Железо — элемент VIII группы системы Менделеева, принадлежащий к группе переходных металлов с недостроенной Зг -оболочкой с распределением электронов по энергетическим уровням . Энергетические уровни Зй и 45 очень близки, и между ними может легко осуществляться переход электронов, чем и обусловлены переменная валентность и полиморфизм железа. Углерод — элемент IV группы системы Менделеева с распределением электронов 18 28 2Р в нормальном состоянии и 15 252Р — в возбужденном (при этом наблюдается 5Р - гибридизация). Свойства железа и графита, который является наиболее характерной формой углерода в чугуне, приведены в табл. 1.1. [c.7] В ряде случаев имеет значение величина активности С (ас) в растворах (рис. 1.1, в). За стандартное состояние С здесь принят графит, т. е. = 1, вследствие чего активность С во всех насьоценных по отношению к графиту растворах также равна единице. [c.10] Диаграмма Ре—С—51 является наиболее важной для характеристики чугуна. Разрез диаграммы метастабильного равновесия при содержании 1,5% 51, построенный по данным [7], приведен на рис. 1.2, а, а диаграммы стабильного равновесия при содержании 1,5 3 и 6% 51 — на рис. 1.2, б, в, г. В метастабнль-ной системе существуют три плоскости четырехфазных равновесий эвтектоидно-перитектоидное Фе -4- А + Ц + СКд (СКд — силикокарбид, содержащий от 7 до 14% 51) при 780 °С эвтектическое А+ Ц + /, + СКд при 1030° С равновесное Фе + А + СКд + L, температуру которого еще не установили. В высокоуглеродистых чугунах (3,5—3,7% С) уже при содержании около 2% 51 происходит эвтектоидно-перитектоидное превращение по двум реакциям эвтектоид-ной А + СКд - Фе + Ц + СКд и перитектоидной А + Ц + СКд Фе + Ц. При содержании менее 2% 51 превращение А происходит по обычной эвтектоидной реакция, температура которой тем Б ыше, чем больше кремнии в металле. В малоуглеродистых чуГунах при 2,3—2,5% 51 превращение А происходит по обычной схеме, а при содержании более 2,5% 51 оно приобретает эвтектоидно-пери-тектоидный характер. В высокотемпературной области диаграммы при небольших концентрациях кремния фазовое равновесие соответствует обычной схеме, но при высоком содержании углерода уже может происходить эвтектическая реакция L А + Ц + СКд. [c.10] В стабильной системе область Фе + А + Г под влиянием 51 интенсивно расширяется и температура ее повышается. Область эвтектического равновесия А + /, + Г при содержании до 6% 51 остается очень узкой (ее ширина вблизи точки эвтектики составляет всего несколько градусов), причем температура ее существенно увеличивается (лримерно до 1160° С при 5% 81). При более высокой температуре (около 1165° С) в системе наступает четырехфазное равновесие Фе + А + L + Г. В стабильной системе кремний целиком растворяется в аусте-ните и феррите в метастабильной, при повышенном содержании 51 (более 2%), он частично растворяется и в карбидах, образуя силикокарбид (СКд) [7]. [c.10] Алюминий в определенных концентрациях (около 4 и 24%) служйГ очень сильным ферритизатором и, подобно 81, понижает температуру эвтектического превращения в метастабильной системе и повышает ее в стабильной системе. [c.11] Диаграмма Ре—С—Си тоже сравнительно мало изучена. В жидких сплавах образуется область несмешиваемости. В сплавах с низким содержанием углерода и меди возможна перитектическая реакция Фе (б) + L - А, при высокой же концентрации меди возможна ее ликвация с выделением е-фазы, содержащей около 100% меди. При концентрации меди меньше предела несмешиваемости в жидком состоянии в системе протекает эвтектическая реакция I - А + Ц. В твердом состоянии возможна эвтектоидная реакция А - Фе+ Ц + е. Медь повышает температуру эвтектического равновесия в стабильной системе (3% Си — примерно на 14° С) и снижает ее в метастабильной (6,4% Си — примерно на 15° С) 43]. [c.13] Диаграмма Ре—С—характеризуется наличием следующих карбидных фаз цементита (в котором растворяется до 1% ), двойных карбидов С , Ре)азСв и ( У, Ре),С и карбидов вольфрама W и АУ С. [c.13] и затем пользоваться диаграммами Ре—графит или Рё—51 — графит. В стабильной системе почти не влияет на положение критических точек. Влияние малых количеств на графитизацию положительное, так как карбид Т1С служит подкладкой для зародышей графита. [c.15] Диаграмма Ре—С—5 характерна наличием области несмешиваемости в жидком СОСТОЯНИИ В твердом состоянии сера образует сульфид Ре5 и в неболь-шом количестве может растворяться в цементите. В аустените и феррите сера растворяется еще меньше. Поэтому политермические разрезы диаграммы Ре—С- при содержании серы порядка 0,1% практически не отличаются от диаграмм Ре—С. Сера сильно ликвирует и в белых чугунах образует тройную эвтектику Ре—РедС—РеЗ, сильно обогащенную серой (около 32% 8) и очень обедненную углеродом. [c.16] На рис. 1.6 показана часть линий ликвидус тройной диаграммы Ре—С—5 в метастабильном варианте и, в частности, гиперболическая граница области расслоения расплава на две жидкости и Ьг (одна из них обогащена углеродом, другая— серой), а также представлен ход изменения состава эвтектики в прог цессе эвтектической микроликвации (СРхРае). Участок диаграммы, отмеченный пунктирной линией, соответствует сосуществованию в эвтектике двух жидкостей. Точка 1 (двойная эвтектика Ре—РеЗ в малоуглеродистых сернистых сталях) располагается по температуре немного выше, чем точка тройной эвтектики (985 и 975° С соответственно). [c.16] В чугунах, содержащих Мп, вместо легкоплавких эвтектик с РеЗ образуются значительно более тугоплавкие сульфиды типа (Мп, Ре) 3. [c.16] Кристаллизация чугуна, содержащего фосфор, может завершиться лишь в точке тройной эвтектики. Двойная фосфидная эвтектика (ФЭ) по ГОСТ 3443—77 на самом деле представляет собой тройную ФЭ (А + FegP + Г), закристаллизовавшуюся таким образом, что графит выделяется на близлежащих ранее образовавшихся его включениях. Линии и поверхности диаграммы стабильной системы проходят очень близко от линий и поверхностей диаграммы метастабильной системы. Поэтому сторона ае у конодных треугольников аеЦ (А + L Ц) и аеГ (А + L + Г) представлена на рис. 1.7 общей. [c.17] Элементы, растворяясь в жидкой и твердых фазах чугуна, изменяют положение критических точек, как это показано в табл. 1.3 [43]. В результате этого они расширяют или сужают область аустенита и являются аустенитообразующими или ферритообразующими, В некоторой мере с этим связано также и графитизи-рующее влияние элементов, хотя основное значение в этом отношении имеет сила связи между Fe и С. Чем сильнее эта связь, тем легче образуются карбиды как комплексные, например (Fe, Мп)зС, FegAl , (Fe, Mo)j , так и собственные, например Сг,Сз, r s e, V . [c.17] Поэтому такой сложный расплав не может быть во всех случаях, независимо от состава, температуры и термовременной обработки, описан только по одной какой-то вполне определенной схеме. Однако несомненно, что это состояние чугуна в значительной мере определяет склонность к кристаллизации по той или иной схеме (стабильной или метастабильной) и количество зародышей при кристаллизации [16, 32]. [c.19] Вернуться к основной статье