ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние углерода и кремния из "Металловедение и термическая обработка " Как известно, в обычном чугуне, наряду с углеродом, имеются кремвий, марганец, фосфор и сера. В некоторых количествах также присутствуют кислород (до 0.005%), водород (до 0,0015%) и азот (до 0,015%), заметно влияющие на структуру чугуна и сильно затрудняющие графитизацию. В легированных чугунах, кроме перечисленных элементов, находятся хром, викель, медь, молибде и в повышенных количествах (значительно больше обычного) марганец и кремний. [c.1017] Различное влияние элементов в известной степени связано с их электронным строением. Атомы графитнзирующих элементов характеризуются заполненными вну-трен-ними электронными оболочками, причем число внешних электронов обычно не больше четырех если внутренние оболочки и не заполнены, то может отсутствовать не более четырех электронов. Атомы элементов, вызывающих отбеливание, при наличии заполненных внутренних оболочек имеют на внешних оболочках не менее пяти электронов если внутренние оболочки не заполнены, то отбеливающее действие оказывают только те элементы, атомы которых имеют на -оболочке пять электронов. Если число электронов на этой оболочке меньше пяти, элементы либо дейстВ уют отбеливающе, либо создают специальные карбиды. [c.1017] Опенку влияния элементов следует производить раздельно для первой и второй стадий графитизации. Ранее мы уже указывали, что процессы графитизации обеих стадий являются диффузионными и вследствие этого скорость графитизации уменьшается с понижением температуры. [c.1017] Вторая стадия графитизации происходит прн пониженных температурах, и поэтому даже те элементы, которые ослабляют связи между железом и углеродом, могут затруднять вторую стадию графитизации, если они снижают температуру эвтектоид-ного превращения. Действие элементов на структуру чугуна приводится в табл. 13. [c.1017] Интенсивность влияния элементов на скорость первой и второй стадий графитизации имеет исключительно большое значение. В частности, на практике чаше всего требуется, чтобы металлическая основа чугуна была перлитовой. Для этого необходимо, чтобы первая стадия графитизации шла интенсивно, так как в противном случае в тонкой части отливки наблюдается отбел скорость второй стадии должна быть небольшой. с тем чтобы не могло образоваться структурно свободного феррита в массивной части отливки. [c.1017] Если указанное незначительное количество алюминия ввести ие в ковш, а непосредственно в плавильную печь, то оно не будет иметь какого-либо значения, так как 1расплав1и1вшийся металл снова окислится вследствие наличия в печи окислиггельных газов. [c.1018] В обычном сером чугуне содержание фосфора достигает 0,4—0,5%, тогда как в вы-сококачествен вом сером чугуне — 0,2—0,3%. [c.1019] Фосфор. значительно улучшает технологические свойства и, в частности, повышает жидкотекучесть и плотность отливок. Указанное влиявие фосфора используют во многих случаях, например, при производстве литых валков с отбеленной поверхностью. В данном сл учае содержание фосфора повышается до 0,5%, так как отливки с отбеленной поверхностью склонны к образованию трещин вследствие большей усадки отбеленной поверхности по сравнению с усадкой внутренней части отливки. Фосфор, облегчая усадку и повышая жидкотекучесть, содействует получению валков без трещин. [c.1019] Влияние фосфора на графитизацию весьма незначительно и практически не учитывается. [c.1019] Как известно, сера относится к числу вредных примесей, так как снижает жидкотекучесть чугуна и содействует образованию раковин. Сера сильно тормозит процесс графитизации, что иногда используют на практике для регулирования глубины отбе-ла и т. п. Однако вследствие отрицательного влияния серы на качество литья обычно стремятся получить чугун с минимальным содержавием серы. При плавке в пламенных печах и электропечах количество серы не превышает 0,03—0,04%, а при плавке в вагравке содержание серы оказывается даже выше 0,1—0,12%. [c.1019] Вредное влияние серы парализуют введением марганца, соединение которого с серой (сернистый марганец) весьма тугоплавко, переходит в шлак и только частично остается в отливках в виде неметаллических включений, понижающих механические свойства чугува. [c.1019] Марганец увеличивает энергию связи между атомами углерода и железа. Однако при содержании марганца до 0,4% это влияние не имеет существенвого звачения, так как марганец практически полностью связывается с серой. [c.1019] Если содержание марганца примерно на 1,0% превышает его количество, соедивяю-щееся с серой, то аустенит превращается в перлит. Если содержание марганца выше указанного, то проявляется отбеливающее действие марганца. Таким образом, при производстве высококачественного серого чугуна для получения однородной перлитовой структуры как в тонких, так и в массивных стенках отливки содержание марганца должно быть примерно равно 1 /о и во всяком случае не должно превышать этой величины. [c.1019] Точно также и при производстве ферритного ковкого чугуна содержание марганца устанавливается в зависимости от содержания серы (%Мп = 28% + 0,2) и обычно составляет не более 0,4%. При производстве перлитного ковкого чугува содержание маргаица достигает до 1,0%. [c.1019] Магний обладает более сильным сродством к сере, чем марганец, и поэтому последний влияет главным об разом на усиление связи между углеродом и железом. При производстве перлитного магниевого чугуна содержание марганца обычно не превышает 0,8 /о, а при производстве фер-рито-перлитного чугуна 0,2—0,3 /о. [c.1019] Главные элементы, с помощью которых регулируется получение заданной структуры чугуна, — кремний и углерод. Поэтому крайне важно знать их совместное влияние. [c.1019] Углерод и кремний повышают скорость первой и второй стадий графитизации. Однако действие этих элементов неодинаково. В частности, ва скорость первой стадии графитизации более сильно влияет кремний, а на скорость второй — углерод. Поэтому не всегда можно считать правильной характеристику строения чугуна по суммарному содержанию углерода и кремния. [c.1019] Определение требуемого содержания кремния по заданному количеству углерода (общему и связанному) можно производить на основании диаграмм Н. Г. Гиршовича или Л. И. Какурива, показавших наличие логарифмической зависимости между требуемым количеством кремния, толщиной отливки и содержанием углерода. [c.1019] Вернуться к основной статье