ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние отдельных легирующих и модифицирующих элементов и вредных примесей из "Износостойкие сплавы и покрытия " Кремний Б белом чугуне можно рассматривать как легирующий элемент, распределяющийся при кристаллизации между аустени-том и эвтектическим расплавом. Кремний повышает температуру эвтектической кристаллизации, расширяет интервал эвтектического превращения, препятствуя переохлаждению, и уменьшает влияние скорости охлаждения. [c.53] При содержании от 0,5 до 1,5% кремний увеличивает верхнюю критическую скорость отбеливания чугуна, т. е, уменьшает его от-беливаемость. Под влиянием кремния предел растворимости углерода в аустените и положение эвтектической точки на диаграмме Fe—С—Si смещаются влево, причем строение карбидной эвтектической составляющей становится более тонким. Это связано с увеличением объемов жидкой фазы, остающейся к моменту эвтектического превращения. [c.53] Кремний очень сильно влияет на процесс формирования структуры отливок как в ходе затвердевания, так и при структурных изменениях в твердом состоянии. Исследованиями распределения кремния между фазами в белом чугуне установлено, что при обычных скоростях охлаждения заготовок он практически целиком концентрируется в матрице (феррите). Увеличение содержания кремния в доэвтектических белых чугунах от 0,05 до 0,78% приводит к повышению твердости и сопротивления изнашиванию. [c.53] Влияние кремния на структуру и свойства белого чугуна исследовано автором в пределах его концентрации от 1,0 до 1,8%. [c.54] Присадка кремния способствует увеличению количества цементной эвтектики и уменьшению содержания аустенита. При малых добавках кремния (до 1%) наблюдаются значительная степень переохлаждения эвтектического расплава и образование обособленных цементитных полей. С увеличением содержания кремния степень переохлаждения чугуна уменьшается, и, несмотря на на личие тонких дендритов аустенита, эвтектика хорошо формируется и имеет очень мелкое строение. В связи с уменьшением содержания углерода в аустените в бывших дендритах избыточного аусте-нита нет игл вторичного цементита. Эвтектоид пластинчатый, хо рошо дифференцирован. Укрупнение пластинок эвтектоида отмечено при содержании более 1,2% Si. [c.54] Микротвердость эвтектоида колебалась в пределах 3,34— 4,56 кН/мм , цементита—8,19—10,82 кН/мм и при увеличении содержания кремния имела тенденцию к снижению, что свидетельствует о растворимости кремния в цементите (рис. 4). Относительная износостойкость составляла 1,40—1,83 и снижалась при увеличении содержания кремния. Удароустойчивость находилась в пределах 21—524, причем наиболее высокое сопротивление многократным ударным нагрузкам отмечено при содержании 1,45% Si. Твердость чугуна составляла HV 4,46—5,53 кН/мм . [c.54] С учетом повышения жидкотекучести содержание кремния в износостойких чугунах следует поддерживать в пределах 0,8—1,2%. [c.54] Марганец способствует стабилизации аустенита и цементита в белом чугуне. [c.54] Исследованиями распределения Мп, Сг, Мо и V в белом чугуне при количестве каждого элемента около 1,0% и содержании углерода от 1,8 до 3,8% установлено, что концентрация легирующего элемента в дендритах минимальна в сердцевине, постепенно повышается к периферии и намного выше в эвтектических ячейках. Микросегрегация более заметна, когда содержание углерода низкое. Коэффициент распределения этих элементов в первичном аус-тените менее 1,0 и понижается пропорционально увеличению содер жания углерода. Значение коэффициента распределения возрастает в такой последовательности Мо, V, Сг, Мп. [c.55] В чугуне с содержанием 3,43—4,15% С элементы, стабилизируй юш ие карбиды, должны предпочтительно концентрироваться в цементите. Коэффициент распределения марганца между аустенитом и цементитом почти не зависит от содержания его в сплаве в интервале 0,31 —15,4%. При пониженном содержании кремния в сплаве (0,45—1,60%) коэффициенты распределения Мп и Сг примерно постоянны. [c.55] Исследованием низкоуглеродистых (2,54—2,62% С) белых чу-Гунов с содержанием 1,01—1,11% Мп установлено, что в цементите содержание марганца составляло 1,60—1,79%, в феррите 0,63— 0,69%, т. е. значение коэффициента распределения было в пределах 2,56—2,63. [c.55] В процессе графитизирующего отжига белого чугуна концентрация марганца в кристаллах цементита непрерывно возрастает. Это объясняется изменением при отжиге его концентрации в граничных участках аустенита, что в свою очередь связано с разложением цементита. После отжига аустенитный марганцовистый чугун (9,40 и 10,45% Мп) приобретает устойчивую структуру мартенсита. Фазовых превращений не наблюдается. Повышение концентрации марганца до 4% увеличивает твердость и износостойкость белого чугуна. При дальнейшем увеличении содержания марганца до 14,5 7о эти свойства ухудшались. [c.55] С увеличением содержания марганца строение цементитной эвтектики существенно не меняется. Можно отметить небольшую склонность к образованию сплошных цементитных полей. По-видИ мому, марганец значительно увеличивает скорость кристаллизации цементитной фазы из эвтектической жидкости. [c.56] Наиболее высокая микротвердость аустенита (6,1 кН/мм ) отч мечена при содержании 9,5% Мп. Пределы значений твердости чугуна НУ 4,34—5,71 кН/мм , относительной износостойкости 1,90— 2,92, удароустойчивости 6—586 (рис. 6). Относительная износом стойкость максимальна при содержании 7,0% Мп, удароустойчи-вость — при 8,1% Мп. [c.56] Структура белых чугунов с высоким содержанием хрома состоит из разобщенных тригональных карбидов (Сг, Ре)7Сз, поэте му чугуны такого типа обладают значительно большей вязкостью, чем низколегированные с карбидами (Fe, Сг)зС, образующими не прерывную карбидную фазу. [c.57] Образцы белого чугуна с содержанием хрома 2,8 12,0 и 25,07о исследовали в литом состоянии и после нагрева в течение 100 ч при температурах 600 и 1000° С. Определено, что хром больше скон-центрирован в карбидах, чем в матрице. С увеличением содержа ния хрома в чугуне линейно возрастает его содержание в карби дах. При уменьшении содержания углерода в образцах с одинаковым содержанием хрома возрастает количество растворенного хрома в карбидах и в матрице. [c.57] Исследованием сплава Fe—С—Сг с заэвтектической структурой (4,53% С, 1,52% Сг по 0,01% S, Си, Ni и Мо) установлено, что содержание хрома в первичном цементите 3,55%, в центре перлитного зерна 0,86%, У его края 0,58%, в центре цементитного зерна 2,83%, у его края 2,00%. Эти цифры подтверждают наличие обрат ной ликвации. [c.57] Известно, что хром растворяется в аустените до 13—14%, в це-лентите — до 15% с образованием орторомбического. цементита [Ре, Сг)зС. Коэффициент распределения хрома между аустенитом 1 цементитом в сплаве с 3,43—4,15% С уменьшается с увеличением удержания хрома в сплаве в интервале 0,1—1,0%. Снижение ско-)ости охлаждения во время кристаллизации вызывает уменьшение оэффициента распределения. [c.57] Вернуться к основной статье