Образование зародышей графита

Образование графита из жидкости или аустенита — медленно протекающий 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. [c.206]

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]

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]

Работа образования зародыша цементита меньше, чем графита. Для образования зародышей графита требуется значительная диффузия атомов углерода, это медленно протекающий процесс, так как необходима еще и самодиффузия атомов железа — отвод этих атомов от фронта кристаллизации графита. Поэтому, если не создавать специальных условий кристаллизации, из жидкого расплава [c.167]

ОБРАЗОВАНИЕ ЗАРОДЫШЕЙ ГРАФИТА [c.136]

Образование зародышей графита происходит и при нагреве белого чугуна, хотя металлографически графит легко выявляется лишь после начала первой стадии. [c.136]

Работа образования зародыша цементита меньше, чем графита. Для образования зародышей графита требуется значительная диффузия атомов углерода, это медленно протекающий процесс, так как необходима еще и самодиффузия атомов железа — отвод этих атомов от фронта кристаллизации графита. Поэтому, если не создавать специальных условий кристаллизации, из жидкого расплава предпочтительнее выделяется смесь аустенита с цементитом, хотя графит является более устойчивой фазой смеси аустенит+графит и феррит+ +графит обладают меньшей свободной энергией, чем смеси аустенит 4-цементит и феррит+цементит, т, е. это более стабильное состояние. [c.216]

Образование графита из жидкости или аустенита — медленно идущий процесс, так как работа образования зародыша графита велика и тре- [c.143]

Образование высококремнистого шлака на поверхности чугуна при охлаждении вызывает увеличение неметаллических включений в объеме по условиям равновесия расплава со шлаком. При длительной выдержке мех<ду жидким чугуном и шлаком устанавливается динамическое равновесие количество окислов в сплаве стремится к максимуму для имеющейся концентрации кислорода. Следовательно, убыль потенциальных зародышей графита во время перегрева частично можно восполнить медленным охлаждением до возможно низкой температуры заливки. [c.131]

Чтобы устранить образование карбидов и в то же время получить чугун с высокими механическими свойствами, применяют модифицирование. Увеличение числа зародышей графита уменьшает степень переохлаждения при данной скорости охлаждения. [c.132]

Указанные элементы повышают термодинамическую активность углерода в расплаве. Эффективность их действия, наибольшая непосредственно после присадки в расплав, уменьшается с увеличением выдержки модифицированного чугуна в жидком состоянии. Поэтому предполагается, что действие модификаторов связано с локальным растворением их в микрообъемах расплава. Эти микрообъемы оказываются сильно пересыщенными углеродом, что облегчает возникновение зародышей графита. Существуют также предположения, что влияние иноку-ляторов осуществляется через образование неметаллических включений (оксидов, сульфидов и др.), катализирующих зарождение графита. [c.99]

При малом переохлаждении эвтектическая кристаллизация начинается обычно с зарождения и роста кристалла графита. Это приводит к обеднению прилегающей к нему жидкости углеродом, что увеличивает вероятность образования зародышей аустенита на поверхности графита. Возникший кристаллик аустенита быстро растет вдоль поверхности графита (рис. 5). [c.441]

При увеличении эвтектичности обычного чугуна количество и форма выделяющегося при охлаждении графита изменяются. Вследствие этого изменяется состав аустенита, а концентрация углерода в нем становится менее равномерной, чем в синтетическом чугуне. Неоднородность аустенита по углероду и кремнию усиливается также и вследствие затруднения диффузии углерода. Поэтому в обычных чугунах наблюдается некоторая неоднородность перлитной основы чугуна. В немодифицированном синтетическом чугуне, в котором выделение и образование графитной составляющей из-за отсутствия достаточного количества зародышей сильно задерживается во времени по сравнению с выделением и ростом первичного аустенита, структура перлитной матрицы однородна. Понижение температуры превращения аустенита, а также повышение концентрации марганца, хрома и других элементов, увеличивающих устойчивость переохлажденного аустенита, вызывает повышение дисперсности перлита. С увеличением содержания углерода и повышением степени эвтектичности устойчивость аустенита снижается. [c.139]

Однако оценка степени пересыщения жидкого раствора углеродом при температурах, когда наблюдается выделение графита, показывает [16], что вероятность образования двухмерных зародышей на базисной грани мала. Определенный. вклад в формирование зародышей может вносить оседание на базисной плоскости углеродных комплексов, имеющихся в расплаве [17]. Основную же роль в утолщении пластины играет, по-видимому, дислокационный механизм роста графита. [c.31]

Установлено, что пластина первичного цементита формируется путем послойного нарастания. Критические размеры зародыша на базисной грани цементита в отличие от графита, по-видимому, относительно невелики. Определенную роль в зарождении нового слоя играют винтовые дислокации. Они связаны с геликоидально закрученными слоями призм — в этом случае их образование не требует разрыва ковалентных связей. [c.70]

Графитизация может происходить в чугуне в результате непосредственного выделения графита из жидкого или твердого раствора или при распаде ранее образовавшегося цементита. Из жидкого раствора при кристаллизации графит образуется лишь при очень малых скоростях охлаждения и малой степени переохлаждения жидкой фазы (эвтектическая температура стабильного равновесия жидкость жидкость + графит составляет 1153 °С). Наличие в жидком чугуне неметаллических включений (графит, 02, А Оз и др.) облегчает образование и рост графитных зародышей. Легирование чугуна кремнием также способствует процессу графитизации. В результате основная масса графитных включении в чугунах образуется при кристаллизации. Графит, возникающий при распаде аустенита, не образует самостоятельных выделений, а наслаивается на имеющиеся графитные включения, увеличивая их размеры. [c.89]

Структура чугуна, ход его кристаллизации существенно зависят от ряда факторов химического состава, скорости охлаждения отливки, наличия нерастворимых примесей (частичек AI2O3 A1N SiOg и т. д.). Последние играют роль готовых центров кристаллизации, способствуя росту частичек графита, как из жидкой фазы, так и в аустените (уменьшается работа образования зародыша графита). [c.168]

Прежде всего, по-впдимому, тем, что нри создании -полостей заблаговременно (преодолевается узкое звено процесса формирования графита — удаление малоподвижных атомов матрицы из мест, в которых он зарождается и растет. По расчетным данным, гомогенное зарождение графита в железных сплавах практически исключено [123]. Упругая составляющая прироста термодинамического потенциала при образовании зародыша графита настолько велика, что встречающиеся пересыщения недостаточны для гомогенного зарождения. Эта невозможность не является спецификой железных сплавов. Она характерна для всех фазовых превращений, происходящих в твердом состоянии с большим увеличением объема [124, 125]. [c.144]

Образование графита в объеме чугуна энергетически маловероятно, так как прирост свободной энергии при образовании новой межфазной поверхности больше, чем ее уменьшение при кристаллизации. Работа образования зародышей графита облегчается при наличии центров графитизации — различных мельчайших включений и примесей, взвешенных в жидкой фазе и аустените. Такими мельчайшими частицами могут быть оксиды AI2O3, SIO2, нитриды типа A1N и нерастворившиеся частицы графита. Параметры кристаллической решетки центров графитизации должны быть близки к кристаллической решетке графита. [c.134]

Дело в том, что жидкость в высокоуглеродистых сплавах (чугунах) не является практически совершенно чистой. Обычно чугун после его расплавления замутнен , т. е, содержит во взвешенном состоянии мельчайшие частицы различных включений и примесей, в том числе и мельчайшие частицы графита. На этих частицах начинается процесс кристаллизации графита, они являются стенкой, на которой оседают атомы углерода, давая кристалл графита В этом случае работа образования зародыша графита может быть и не больше работы образования зародыша цементита и поэтому даже ниже температуры равновесия (1130°) кинетически оказывается [c.143]

Щ II 112 1р." - с" п ." , "ссииисюгццт и тСТси ис лид дсй шисм ультразвука. Эти напряжения уменьшают устойчивость цементита, облегчают образование зародышей графита на границе между цементитом и аустеиитом. [c.104]

С повышением температуры отрицательное значение свободной энергии реакции образования этих соединений уменьшается, возрастает вероятность их диссоциации Растворение потенциальных зародышей графита при термовременной обработке не является обратимым процессом В связи с этим необходимо отметить другую причину дезактивации кремнезема при перегреве — восстановле ние его углеродом расплава при температурах выше тем [c.129]

Образование высококремнистого шлака на поверхнос ти чугуна при охлаждении вызывает увеличение неметат лических включении в объеме по условиям равновесия расплава со шлаком При длительной выдержке между жидким чугуном и шлаком устанавливается динамическое равновесие, количество окислов в сплаве стремится к мак симуму для имеющейся концентрации кислорода Следо вательно, убыль потенциальных зародышей графита во время перегрева частично можно восполнить медленным охлаждением до возможно низкой температуры заливки Помимо образования кремнезема при медленном ох лаждении расплава проходит реакция образования суль фида марганца, которая стимулируется понижением температуры вследствие ее экзотермичности Чем больше со держание марганца в металле, тем больше выделяется сульфида марганца По опытным данным В Эльсена, в чугуне с 4% углерода при температуре 1200° С равновес ные значения серы составляют 0,06°/о, марганца—0,5% При концентрации марганца, равной 1°/о, равновесное со держание серы в чугуне равно 0,03% Поскольку при низ ких температурах чугун вязкии, то выделившийся суль фид марганца остается в металле [c.131]

На образование и устойчивость зародышей графита влияет температура жидкого чугуна Высокий перегрев чугуна растворяет имеющиеся в сплаве зародыши и тем самым подготавливает сплав для введения нового типа зародышей и эффективного их воздействия Но высокии перегрев также быстро дезактивирует вновь введенные зародыши графита, поэтому температура введения модификатора должна быть по возможности низкои, как толь ко это позволяют свойства модификатора и технологичес кие условия В практике для снижения температуры рас плава после термовременной обработки в печь загружают порцию чистой стальной шихты в количестве 10—13% от веса плавки [c.132]

И. С. Григорьев [28], разбирая процесс графитизацпп чугуна, обработанного магнием, приходит к выводу, что процесс графитизации с выделением шаровидного графита в зависимости от химического состава и скорости охлаждения может происходить как из жидкого расплава, так и в твердом состоянии. Таким образом, все исследователи, занимавшиеся изучением кристаллизации графита, приходят к различным выводам относительно процесса образования шаровидного графита. Имеется целый ряд исследований, трактующих механизм образования графита разной формы, на которых мы не останавливаемся, так как настоящая работа не преследует цели подробного изучения условий получения чугуна с шаровидным графитом или разбо[> 1 теорий графитизации. Этому вопросу посвящено большое Konii-чество работ [71], [20], [13], [14], [64], [28]. Из исследований, проведенных за рубежом, можно отметить работы Де-Сп , которьи придерживается оригинального взгляда. Он считает, что образо вание графита в шаровидной форме зависит от кристаллической структуры зародышей графита. По мнению Де-Си, в обычном сером чугуне графит получается пластинчатым потому, что неметаллические включения, могущие быть зародышами графитя (MnS, SIO2), имеют тетрагональную и гексагональную решетки. [c.232]

Рассматривая кристаллическую структуру и состав аустенита, цементита и графита, мы должны прийти к следующему выводу кристаллические структуры цементита и аустенита близки, тогда как кристаллические структуры аустенита и графита существенно различны (см. фиг. 118, 120, 145), По составу аустенит и цементит более близки друг к другу, чем аустенит и графит (так, например, аустенит содержит до 2% С цементит 6,67% С, а графит 100% С). Поэтому образование цементита из аустенита, а также и из жидкости происходит легче, работа образования зародыша, равно как и необходимые диффузионные изменения, меньше в случае кристаллизации цементита, чем при кристаллизации графита. Следовательно, кинетически из твердого раствора (аустенита) и из жидкости более выгодна кристаллизация цементита, а не графита (точнее, смеси феррит — цементит или аустенит — цементит, а не смеси феррит — графит или аустенит — графит). [c.141]

Рассматривая кристаллическую структуру и состав аустенита, цементита и графита, мы должны прийти к следующему выводу кристаллические структуры цементита и аустенита близки, тогда как кристаллические-сяруктуры аустенита и графита существенно различны (см. рис. 118, 120, 145). По составу аустенит и цементит более близки друг к другу, чем аустенит и графит (так, аустенит содержит до 2,14% С, цементит 6,67% С, а графит 100% С). Поэтому образование цементита из аустенита, а такж и из жидкости происходит легче, работа образования зародыша, равпй [c.146]

Силикокальций обеспечивает образование дополнительных вынужденных зародышей и таким образом изменяет степень гра-фитизации. При графитизирующем модифицировании уменьшается степень переохлаждения, измельчается эвтектическое зерно и обеспечивается получение однородной структуры с мелкопластинчатым графитом в сечениях отливки различной толщины. По сравнению с обычным модифицированный чугун такого же химического состава в меньшей степени склонен к отбеливанию и образованию междендритного точечного графита. [c.266]

К третьей группе элементов можно отнести Ti, Zr, Се, Са, Mg, В и др. Эти элементы характеризуются высокой химической активностью, почти целиком расходуются на образование тугоплавких карбидов, сульфидов, оксидов, нитридов, которые могут служить зародышами в процессе последующей кристаллизации и повышать дисперсность. металлической основы. Более того, элементы этой группы Mg, Са, Се и др. редкоземельные металлы (РЗМ) в.чодят в состав лигатур для модифицирования чугуна с целью получения графита вермнкулярной или шаровидной формы. [c.70]

Чтение диаграммы состояния Fe - С принципиально не отличается от чтения диаграммы состояния Fe - Fea , но во всех случаях из сплавов выпадает не цементит, а графит. Первичный графит и графит в эвтектике кристаллизуются путем образования и последующего роста зародышей. При этом кристаллы графита имеют сложную форму в виде лепестков, выходящих из одного центра. Вторичный графит и графит эвтектоида, как правило, выделяются на лепестках первичного и эвтектического графита. Железоуглеродистые сплавы могут кристаллизоваться в соответствии с диаграммой Fe - С только при весьма медленном охлаждении и наличии графитизирующих добавок (Si, Ni и др.). [c.110]

В жидком чугуне присутствуют различные включения (графит, SiOs, AiaOa и др.) . Эти частицы облегчают образованней рост графитных зародышей. При наличии готовых зародышей процесс образования графита может протекать и при температурах, лежащих ниже 1147 С. Этому же способствует легирование чз гупа Si, который способствует процессу графитизации. [c.149]

Сейчас еще трудно определить, в какой мере образование С—О, С—5, С—ОН и других связей реализуется при росте графита в жидком чугуне. Но такой возможностью нельзя и пренебрегать — даже если содержание указанных примесей в чугуне невелико. Начальный процесс образования графитного шарика имеет большое значение для дальнейшего роста графита в виде сферокристалла. Даже малого содержания кислорода может оказаться достаточно для адсорбционного насыщения графитных зародышей и предупреждения образования двулистников или других начальных форм сферокристалла. Не менее важную роль кислород и сера могут играть в процессе последующего роста графитных включений. Будучи поверхностно активными примесями чугуна, они адсорбируются на ступеньках спиралей, замедляют поперечный рост графита и, тем самым, препятствуют формированию сферокристаллов. [c.39]

При гетерогенном зарождении, как известно, могут играть роль разные дефекты дислокации, субграницы, высокоугловые границы, несплошности, характеризующиеся избытком энергии. Если они оказываются в зоне зародыша, энергия, необходимая для его образования, уменьшается на величину энергии дефекта. С линейными и поверхностными дефектами типа субгранид и границ кристаллов связан сравнительно небольшой избыток энергии и поэтому они эффективны лишь при значительных пересыщениях. Формирование же графита при отжиге белых чугунов обычно происходит при небольших пересыщениях. Расчеты показывают [123], что в этих условиях линейные и поверхностные дефекты малоэффективны при образовании графитного зародыша, например, на дислокации, критические размеры всего на 2—3% меньше, чем в бездефектном участке, а при зарождении на межфазной ФЩ границе — на 4—5%. Лишь при зарождении в полостях, характеризующихся большой избыточной энергией, возможно формирование графита при малых пересыщениях. Эффективность полостей зависит и от их фор мы. Наиболее удобным местом для зарождения графита являются края тонких трещинок и незахлопнув-шихся дисковидных скоплений. вакансий. [c.144]

При распаде аустенита в условиях малых степеней переохлаждения возможно образование графита, а также феррито-гра-фитной смеси. Принципиально эти процессы могут развиваться и при протекании превращений в стали, однако тогда на них не обращают особото внимания, поскольку они протекают сравнительно медленно и наблюдаются очень редко. Для чугунов эти процессы имеют практическое значение, так как под влиянием определенных элементов (кремния, никеля и т. п.) и готовых зародышей образование графита и феррито-гра-фитной смеси ускоряется и одновременно интенсифицируется превращение в эвтектоидном интервале температур. При этом могут образоваться весьма своеобразные структуры и, в частности, участки свободного феррита, которые возникают несмотря на то, что средний состав аустенита, как правило, заэвтектоидный. Образованию феррита способствует увеличение содержания кремния в чугуне, так как при этом состав аустенита изменяется в сторону понижения содержания углерода. [c.623]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...