ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Графитизация сплавов под давлением из "Кристаллизация металлов и сплавов под давлением " Превращение РезС- -Ре(С)+Срр [здесь Fe( ) — насыщенный раствор углерода в железе] сопровождается при атмосферном давлении увеличением объема и относительно небольшим уменьшением термодинамического потенциала системы. Образующийся при этом распаде цементита углерод оказывает давление на металлическую матрицу сплава, которое обусловлено отставанием релаксационных процессов в металлической матрице от скорости роста графитовых включений, В некоторых случаях происходит рост чугуна под действием внутреннего давления. [c.33] В результате увеличения объема чугуна внутри отливки образуются высокие давления, особенно при литье в металлические формы. После заливки чугуна в разъемные металлические формы наблюдали, что во время затвердевания отливки половинки формы начали раздвигаться [93]. Определение давления во время затвердевания чугуна в металлической форме, проведенное на специальном приборе, показало, что усилие, оказываемое отливкой на стенки формы, достигает 30 Н. Чем больше содержание углерода в чугуне, тем больше давление, оказываемое последним на стенки металлической формы. [c.33] Большие давления, возникающие в чугуне (внутри отливки), оказывают влияние на фазовые превращения, так как выделение 1%С в виде графита вызывает увеличение объема отливки на 2%. Поэтому на степень графитизации и форму включений графита в чугуне внешнее давление может оказать существенное влияние, приводя к затормаживанию роста включений графита. [c.33] Из уравнения (23) видно, что растягивающие напряжения уменьшают работу при образовании зародышей графита, что способствует росту их количества, а сжимающие напряжения тормозят процесс зарождения и роста графита. [c.34] И з уравнения (25) следует, что при некотором критическом давлении может снизиться до нуля, и процесс графитизации станет невозможным. [c.35] По данным Т. П. Ершовой и Е. Г. Понятовского [28], в системе Fe — С вблизи температуры плавления эвтектики (около 1127—1227 С) при всестороннем давлении выше 200 МН/м , а при температурах около 730°С при давлении выше 500 МН/м стабильной становится диаграмма железо — цементит. Из этого следует, что при любой скорости охлаждения расплавов Fe — С при высоких давлениях должен выпадать цементит. [c.35] Механизм роста графитовых включений можно представить так. К графитовому зародышу диффундируют атомы углерода, что-обусловливает его рост. Матрица вначале не удаляется от фронта растущего графитового включения, в связи с чем повышается давление до начала ползучести. Давление в итоге зависит от соотношения скорости ползучести матрицы и скорости выделения углерода на графите. [c.35] Если приложить внешнее давление, то графитизация может быть прекращена (Po = Pt г г=0). Такое влияние внешнего давления можно использовать для получения графита шаровидной формы в чугуне с большим значением углеродного эквивалента. Для этого надо подавить процесс графитизации во время кристаллизации отливок, а затем произвести их кратковременный отжиг, длительность которого будет тем меньше, чем больше содержание углерода и кремния в чугуне. При этом внешнее давление при кристаллизации расплава должно быть равным или несколько больше того давления, которое возникает в металлической матрице в связи с ростом включений графита [49]. [c.36] Известно, что подавить графитизацию в сплавах можно и ускорением их охлаждения при затвердевании например, при изготовлении отливок из белого чугуна при производстве ковкого чугуна. Поэтому в реальных уело, ВИЯХ значение критического давления определяется еще и скоростью охлаждения литых заготовок — чем больше скорость, тем меньше может быть прикладываемое давление. [c.36] Начальная структура образцов состояла из ферритоперлитной матрицы с разветвленными включениями графита. После баротермической обработки чугуна в структуре не наблюдалось графитовой составляющей. Кристаллизация под давлением при скорости охлаждения 3°С/с сопровождалась формированием структуры, типичной для белого чугуна дендриты первичного аусте-нита и ледебурит. Повышение давления с 300 до 3000 МН/м заметно увеличивает количество аустенита при одновременном измельчении структуры. Металлографическим анализом нетравленых шлифов установлено наличие в структуре составляющей темного цвета по границам дендритов аустенита, а также мелких равноосных включений светлой фазы, равномерно распределенных по поверхности шлифа. Согласно данным микро-рентгеноспектрального анализа темная фаза отличается повышенным содержанием кремния, а светлая повышенным содержанием марганца. [c.37] Таким образом, под действием давления происходит изменение как самой диаграммы состояния Fe — С — Si (сдвиг эвтектической точки в сторону более высокого содержания углерода, исчезновение графитовой составляющей и одновременно появление новых фаз, изменение состава металлической основы), так и условий кристаллизации расплава. [c.37] Заливка расплава чугуна с 3,5% С и 2% Si в металлическую форму и последующее приложение механического давления до 50—60 MH/м приводят к тому, что более 70% включений графита при кристаллизации приобретают округлую форму, а 30% сохраняют прежнюю пластинчатую форму [49]. При давлении 150 МН/м графитизация чугуна почти полностью прекращается, отливки имеют белый излом. При атмосферном же давлении у чугуна указанного состава графит пластинчатый, при литье в кокиль — междендритный, при литье в песчаную форму — неориентированный. Кратковременный отжиг при температуре 900—950°С закристаллизованных под давлением образцов чугуна приводит к феррит-ной структуре металлической матрицы и округлой форме графита. [c.37] Изучено влияние давления на структуру сплавов Fe—С и Fe—С—Si, затвердевавших в песчано-бентонитовых формах, т. е. при меньших скоростях охлаждения, чем в металлических формах [52]. Показано, что давление I и 3 MH/м , развиваемое магнезитовым поршнем, воздействует на процесс затвердевания, структуру сплавов (табл. 2) и кинетику графитизации при последующем отжиге. Доэвтектические сплавы под давлением и без него затвердевают с образованием структуры белого чугуна, но эффект давления проявляется на первой стадии графитизации при отжиге. Отжиг в течение 8—12 ч при температуре 800—900°С сплавов, отлитых под давлением, приводит к полной графитизации, в то время как те же сплавы, полученные в атмосферных условиях, не гра-фитизируются полностью при отжиге в течение 72 ч при температуре 900°С. [c.38] В заэвтектических сплавах первичный графит под влиянием давления выделяется в виде компактных включений без давления выделяется первичный цементит. Прилагаемое давление вызывает образование зародышей графита при температурах выше температуры ликвидуса, которые растут в виде шаровидных включений. При этом содержание углерода в расплаве уменьшается, состав расплава приближается к доэвтектическому, затвердевая как белый чугун. [c.38] Кремний в сплавах Fe — С — Si способствует образованию пластинчатого графита. Поэтому требуются повышенные давления для увеличения количества компактного или шаровидного графита в таких сплавах [52]. [c.39] Вернуться к основной статье