ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Процесс графитизации из "Металловедение Издание 4 1966 " Углерод может существовать в двух аллотропических формах — алмаз и графит. Алмаз — редкая форма существования углерода и в сплавах не встречается. [c.146] В железоуглеродистых сплавах в свободном виде углерод находится в форме графита. Кристаллическая структура графита слоистая (рис. 145). Расстояние между атомами углерода, лежащими в одной плоскости, составляет 1,42 А, а расстояние между плоскостями равно 3,40 А. Из-четырех валентных электронов атома углерода только один поступает в электронный газ, что обусловливает некоторые, правда слабо выра кеп-пые, металлические свойства графита (например, его электропроводность) Прочность и пластичность графита весьма низки. [c.146] Высокоуглеродистой фазой в железоуглеродистых сплавах може у быть и цементит его кристаллическое строение и свойства были рассмотрены в 3 гл. VI. [c.146] Вместе с тем графит — более устойчивая фаза, а цементит — менее устойчивая это значит, что смесь феррит — графит или аустенит — графит обладает меньшей свободно энергие , чем смесь феррит — цементит ила аусте ит — цементит. Следовательно, термодина ические факторы способствуют образованию не цементита, а графита. [c.147] Как указывалось выше (гл. II), переход из одного агрегатного состояния в другое, например из жидкого состояния в твердое, вызван тем, что при Изменившихся условиях повое состояние оказывается более устойчивым, обладает меньшим запасом свободной энергии. Ниже температуры (см. рис. 21) устойчивым является кристалл и ниже этой температуры идет процесс кристаллизации, так как это сопровождается уменьшением свободной анергии. [c.147] Точка Ts перехода жидкости в смесь аустенит-f цементит лежит при 1147° С (линия E F на диаграмме железо — углерод, рис. 121). Следовательно, схематически линии изменения свободной энергии жидкого расплава и смеси аустенит + цементит ири изменении температуры пересекаются ири температуре 1147° С (рис. 146). Ииже этой температуры идет нроцесс кристаллх1зации, выше — нлавление. [c.147] Исходя из этого, мы можем прийти к следующим выводам. [c.147] Ниже точки равновесия L А Ц (IMT С) кристаллизация идет с образование.м цементита, так как кинетически это легче осуществима. [c.147] Графит в металле будет вторичным продуктом, он может образоваться в результате распада цементита. [c.148] В интервале 1147—1153° С образование из жидкости аустенито-цементитной смеси принципиально невозможно, и в данных температурных условиях кристаллизация происходит с образованием аустепито-графитной смеси непосредственно из жидкости. [c.148] Диаграмма железо — углерод, приведенная на рис. 121, соответствует образованию аустенито-цементитных или феррито-цементитных смесей (ее поэтому иногда называют диаграммой железо — цементит И.ТИ метастабильной диаграммой, поскольку цементит — фаза неустойчивая). Образование аустенито-графитных или феррито-графитных смесей происходит при более высоких температурах, и линии фазовых равновесий должны лежать при более высоких температурах. Таким образом, получается диаграмма я елезо — углерод с двойными линиями (рис. 147). Сплошные линии показывают температуру фазового равновесия аустенит (феррит) — цементит, а пунктирные — аустенит (феррит) — графит. [c.148] На этой диаграмме линия E F (1153° С) — линия фазового равновесия L А Г, -А линия P S K (738° С) — линия фазового равновесия А Ф + Г. [c.148] Меньшая способность аустенита и жидкости растворять графит, чем цементит, приводит к тому, что линии S Е и D располагаются левее соответствуюпщх линий SE и D. [c.148] Образование графита из жидкости или аустенита происходит при охлаждении в узком интервале температур между линиями стабильной и метастабильной диаграмм, т. е. в условиях малых переохлаждений или, следовательно, при малых скоростях охлаждения. Отсюда мы заключаем, что образование структур серого чугуна непосредственно из жидкости или аустенита происходит при медленном охлаждении, тогда как образование структур белого чугуна происходит при более быстром охлаждении, что многократно подтверждается практикой. [c.149] Образование графита из жидкости или аустенита — медленно идущий процесс, так как работа образования зародыша графита велика и требуется значительная диффузия атомов углерода для образования кристаллов графита, также необходим и отвод атомов железа от фронта кристаллизации графита (самодиффузия железа). [c.149] В чистых железоуглеродистых сплавах непосредственное образование графита из жидкости было бы редко наблюдаемым явлением, если бы не одно обстоятельство, способствующее образованию графита. [c.149] Перегрев чугуна значительно выше температуры плавления ведет к растворению, хотя, возможно, и неполному, этих взвешенных частиц, что затрудняет непосредственное образование графита. Введение различных добавок к чугуну может привести к возникновению дополнительных центров кристаллизации графита, что способствует в ряде случаев образованию графита. [c.149] В зависимости от условий кристаллизации образуется графит различной формы, что имеет очень большое значение и о чем будет говориться пигке. [c.149] Вернуться к основной статье