Фазовые превращения в чугуне

Фазовые превращения в чугуне [c.629]

Это можно осуществить посредством формирования близкой к идеальной защитной пленки формирования термодинамически стабильных структур (аустенитно-графит-ной или ферритно-графитной) с устойчивыми карбидами. Фазовые превращения в чугуне во время эксплуатации можно исключить за счет повышения или понижения соответствующих критических температур сплава, т.е. за счет оптимизации химического состава и эффективного легирования. Влияние основных элементов на жаростойкость серого чугуна описано ниже. [c.485]

Одной из основных структурных составляющих чугуна и стали является цементит, который легко образуется не только при фазовых превращениях в твердом [c.32]

В марганцовистых чугунах при работе в условиях износа протекает у а-превращение, уменьшаются периоды решетки, изменяются размеры блоков и увеличиваются микронапряжения. Высокая износостойкость чугуна объясняется процессами фазовых превращений в его поверхностных слоях при работе. [c.25]

Сплавы железа распространены в промышленности наиболее широко. Основные из них — сталь и чугун — представляют собой сплавы железа с углеродом. Для получения заданных свойств в сталь и чугун вводят легирующие элементы. Ниже рассмотрено строение и фазовые превращения в сплавах железо—углерод, а также фазы в сплавах железа с легирующими элементами. [c.118]

В статье приведены результаты исследований структурных и фазовых превращений в сплавах Ре—С—51 при нагреве и изотермической выдержке. Появление в структуре белого чугуна структурных составляющих с малоустойчивым железокремнистым карбидом в значительной мере способствует их графитизации. Выделения графита в первую очередь появляются в местах залегания структурных составляющих с железокремнистым карбидом. Устойчивость последнего зависит от содержания кремния в сплаве. [c.163]

Анализ процессов фазовых превращений в диаграмме Ре — С производится при помощи кривых охлаждения. Имея диаграмму Ре—С (фиг. 43, а) можно построить по ней ряд кривых охлаждения, проектируя точки пересечения соответствующих вертикалей, отвечающих заданным сплавам, с линиями, разделяющими на ней поля фаз. Такие кривые строят для сплавов, отвечающих типичным сталям (фиг. 43, б) и белым чугунам (фиг. 43, в), и судят по ним о фазовых превращениях, совершающихся в этих сплавах при медленном охлаждении и нагреве, т. е. в условиях равновесия. [c.82]

Выдающийся вклад в изучение фазовых превращений в чугу-нах, в частности графитизации, внесли работы школы К. П. Бунина. В данной главе анализ процессов отжига чугунов базируется главным образом на обобщениях и результатах работ этой школы. [c.181]

Параллельно с оценкой износа высокопрочных чугунов производилось и определение коэффициента трения. При сухом трении высокопрочного чугуна перлитной структуры увеличение скорости скольжения или удельного давления понижает коэффициент трения от 0,68 до 0,38. Это уменьшение коэффициента трения можно объяснить наличием фазовых превращений. В то же время при увеличении удельных давлений и скорости скольжения износ увеличивается. Так, например, увеличение скорости скольжения при трении со смазкой от 4 до 12 м/сек и удельного [c.207]

Замечено, что явление роста значительно усиливается, если нагрев происходит периодически и если максимальная температура этого нагрева превышает температуру фазовых превращений в данном чугуне. Можно полагать, что наличие фазовых превращений а у, сопровождающееся заметным изменением объемов каждого металлического кристаллита, способствует проникновению активных газов вдоль границ зерен и, следовательно, развитию подобного разрушения. [c.109]

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]

В термической обработке белого чугуна на ковкий необходимое и достаточное для структурных и фазовых превращений время значительно меньше общего технологического времени на проведение процесса. Весьма часто это является следствием несовершенства конструкции печей, применяемых для отжига ковкого чугуна, и несовершенства метода отжига, при котором значительное время и тепловая энергия уходят на нагрев упаковочного материала и приспособлений. При малой тепловой мощности печей увеличивается время нагрева, и отжиг ведётся при пониженных температурах, что резко увеличивает общую длительность процесса. [c.549]

Объемная и линейная усадка чугуна в твердом состоянии определяется не только термическим сжатием, но и выделением газов из твердого металла, фазовыми превращениями, сопротивлением формы и т. д. Усадка определяет в значительной мере величину напряжений и опасность образования горячих и холодных трещин в отливках. [c.130]

Микроструктурный анализ упрочненного поверхностного слоя чугуна показал, что в нем, кроме мелкоигольчатой структуры мартенсита, находятся графитные включения. Объясняется это тем, что фазовые превращения при ЭМО протекают в течение очень малого промежутка времени и поэтому графит не успевает раствориться. [c.102]

В 1859 г. в Горном журнале появилось сообщение о том, что чугунные ядра в результате нагрева необратимо увеличиваются в размерах [2561. Недавно в зарубежной печати опубликованы результаты исследования причин разрушения сосудов для хранения жидкого водорода космического корабля Апполон (385]. Оба сообщения разделены большим промежутком времени и кажутся не связанными друг с другом. Вместе с тем явления, описанные в них, имеют одну природу необратимые изменения структуры и размеров металлических материалов, обусловленные развитием фазовых превращений при чередующихся нагревах и охлаждениях. [c.3]

Основная цель настоящей монографии — анализ влияния некоторых фазовых превращений на структурную и размерную нестабильность металлических материалов. Из всего многообразия фазовых превращений, анализ которых приведен в отдельной главе, избраны полиморфные превращения, процессы растворения и выделения избыточных фаз, а также процессы, связанные с изменением агрегатного состояния фаз. Этот выбор обусловлен как последствиями, вызываемыми указанными фазовыми превращениями, так и прикладными задачами. Рост графитизированных стали и чугуна, сверх пластичность железных сплавов в момент полиморфных превращений, развитие пористости в жаропрочных сплавах — явления, из-за которых нередко ограничивается область применения технически важных материалов. [c.4]

Одной из причин размерной нестабильности при термоциклировании металлов могут быть фазовые переходы. Многие из них сопровождаются объемными изменениями, и создание условий для неодновременного развития их служит предпосылкой появления необратимой деформации тел. Этому способствуют температурные градиенты, наличие физической неоднородности и др. Но и при одновременном развитии фазовые переходы часто вызывают необратимые размерные изменения, связанные, например, с накоплением пор. Если периодическое термическое воздействие сопряжено с механическим, влияние фазовых превращений становится заметнее. Наиболее изучен эффект полиморфных превращений, процессов растворения и выделения избыточных фаз, процессов оплавления и затвердевания. Они и рассматриваются в этой главе. Результатом многократного чередования их при термоциклировании является изменение формы тел с сохранением объема или увеличением его вследствие накопления пор, что может и не сопровождаться искажением геометрии тел. Механизм роста чугуна и стали при термоциклировании с переходом через критический интервал усложнен участием нескольких видов фазовых превращений и поэтому обсуждается в отдельной главе. [c.50]

Одним из распространенных в технике примеров размерной нестабильности, обусловленной развитием фазовых превращений, является рост графитизированных сплавов железа. Периодические нагревы и охлаждения настолько изменяют размеры чугунных отливок, что дальнейшее использование их может оказаться невозможным. Сотни теплосмен, например, могут увеличить объем отливок в два-три раза, и чугун становится таким рыхлым, что режется ножом [303]. Но и в тех случаях, когда увеличение объема невелико, а свойства ухудшаются незначительно, изменение размеров чугунных отливок может вызвать появление напряжений и разрушение сопряженных с ними деталей. Опасность роста возрастает, если на чисто термическое воздействие накладывается влияние агрессивных сред, механических нагрузок и др. В качестве примера приведем иллюстрации роста чугунных отливок до и после термоциклирования (рис. 46 и 47) [314, 345]. [c.130]

В чугунах, как и в сталях, в твердом состоянии происходят фазовые превращения, поэтому для них могут быть использованы те же виды термической обработки, что и для стали. Чугунные отливки подвергаются отжигу, нормализации, закалке с отпуском. [c.64]

Наиболее удобно иллюстрировать фазовые превращения в чугунах при помощи изотермических и термокинетических диаграмм. На рис. 5 приведена одна из возможных для серых чугунов диаграмма формирования металлической матрицы в условиях изотермического эвтек-тоидного распада аустенита состава . При переох- [c.18]

При повышении температуры от 20 до 600 °С исходный модуль Е серого чугуна снижается. Дальнейшее повьшгение температуры до 7>600 °С приводит к более интенсивному снижению Е вследствие структурных и фазовых превращений в чугуне. [c.461]

Коэффициент линейного расширения имеет характерную для каждого металла величину, несколько уменьшается с понижением температуры и скачкообразно изменяется при фазовых превращениях в процессе остывания (увеличение объема при перлитизации сталей, перлитизации и трафитизации серых чугунов в интервале эвтектоидного превращения 720 - 730 С). [c.74]

В белых чугунах первородный аустенит (получаемый при за--твердевании) устойчивее вторичного (получаемого при аустениза" ции). Пониженная устойчивость последнего объясняется накоплением дефектов кристаллического строения при фазовых превращениях в твердом состоянии и меньшей кониентрацией углерода. [c.33]

Конец XIX и начало XX в., ознаменовавшиеся крупными достижениями в области техники, отмечены значительными успехами и в изучении свойств железоуглеродистых сплавов. Работы П. П. Аносова, Н. В. Калакуцкого, Д. К. Чернова, В. Н. Линина, В. Е. Грум-Гржимайло и других в России [72], Сорби, Аустена, Ледебура и еще ряда ученых за рубежом привели к формированию определенной системы взглядов на процессы кристаллизации и фазовых превращений в железоуглеродистых сплавах и на основные факторы, регулирующие свойства таких сплавов. Именно к этому времени и сформировались представления о чугуне, как о стали, испорченной графитом. Такие представления, имевшие некоторое основание для уровня знаний начала XX в. в дальнейшем, как это будет показано ниже, оказались тормозом в использовании возможностей чугуна. [c.205]

Весь углерод в этом чугуне находится в связанном состоянии в виде цементита (рис. 4.8). Фазовые превращения в этих чугунах протекают согласно диаграмме состояния (Ре—РезС). Белые чугуны (см. рис. 4.3) в зависимости от содержания углерода могут быть доэвтекти-ческими (перлит + ледебурит), эвтектическими (ледебурит) и заэвтектическими (первичный цементит + ледебурит). Эти чугуны имеют большую твердость (НВ 450—550) из-за присутствия в них большого количества цементита как следствие этого, они очень хрупкие и для изготовления деталей машин не используются. Отливки из белого чугуна служат для получения деталей из ковкого чугуна с помощью графитизирующего отжига. [c.91]

В монографии рассмотрена роль фазовых превращений в формоизменении металлов и сплавов при периодических нагревах и охлаждениях. Изложены результаты исследования влияния полиморфных превращений, оплавления, процессов растворения и выделения фаз на структурную и размерную нестабильность металлических материалов. Приведены экспериментальные данные о необратимом формоизменении химически неоднородных сталей, композиционных материалов, алюминиевых сплавов, чугуна и др. Проанализирована роль диффузионных процессов при термоцик-лировании и описан pa тaopнo-o aдитeлt,ный механизм роста металлических сплавов. [c.2]

В технике чаще используют химически неоднородные материалы. Эта неоднородность создается преднамеренно или непроизвольно во время изготовления деталей. Она может появляться в них и как результат взаимодействия с окружающей средой. С химической неоднородностью связано возникновение внутренних напряжений и деформаций, поскольку различаются удельные объемы и коэффициенты термического расширения. Химическая неоднородность может быть и причиной неодновременного развития фазовых превращений в различных участках детали. Происходящие при термоциклировании деформации искажают форму деталей или изменяют их объем. Влияние воздействия среды рассмотрено на примере окисления чугуна и развития водородной пористости в алюминии и его сплавах, роль химической неоднородности — на обезуглерожен-ных и поверхностно-легированных сталях и на композиционных материалах. [c.150]

Теплоемкость чугуна при температурах, превышающих фазовые превращения в твердом состояние, в до Tmieparyp плавления может ч ггь принята равной 0,18 кал/г-°С, а выше точки плавления — 0,23 кал/г-°С. Тепловой эффект ври затвердевании равен 56 а 5 кал/г. [c.388]

В соответствии с др. теориями, физич. природа процесса усталости отлична от природы статич. наклепа. Образование микроскопич. трещин при циклич. нагрузках рассматривается в этом случае как процесс постепенного ослабления межатомных связей и развития необратимых повреждений в определенных участках структуры (напр., на границах мозаичных блоков). Модель неоднородного упруго-пластич. деформирования конгломерата случайно ориентированных кристаллов послужила основой для теорий усталостного процесса как в детерминированной, так и в вероятностной трактовке. При напряжениях, не превосходящих предела текучести металла, усталостные процессы связаны лишь с явлениями местной пластич. деформации, не проявляющейся макроскопически, и рассматриваются как квази-упругие. Числа циклов, необходимые для усталостного разрушения при таких уровнях напряженности, измеряются сотнями тыс. и млн. При напряжениях, превосходящих предел текучести, явления усталости сопровождаются макросконическими пластич. деформациями и рассматриваются как упруго-пластические. Число циклов, необходимое для разрушения в этой области, измеряется сотнями и тысячами. В зависимости от условий протекания процесс У. может также сопровождаться фазовыми превращениями в металлах. Так, при новы-шенных темп-рах происходит выделение и перераспределение упрочняющих фаз при переменном нагружении, что иногда приводит к ускоренному ослаблению границ зерен, и при длительной работе трещины усталостного разрушения возникают в этом случае на границах зерен. Физико-химич. превращения в структуре наблюдались также и при комнатной темп-ре при циклич. напряжениях выше предела У. Стадия усталостного разрушения, связанная с развитием трещины, возникает на разных этапах действия переменных напряжений. При большой структурной неоднородности, свойственной, например, чугунам, в местах включений графита система микротрещин возникает задолго до развития магистральной трещины, приводящей к окончательному усталостному разрушению. Для структурно более- однородных металлов, напр, конструкционных сталей, образованию отдельных микро-, а потом макротрещин предшествуют длительно накапливающиеся изменения, и трещины возникают на относительно поздних стадиях, развиваясь с нарастающей скоростью. [c.383]

Белыми называют чугуны в которых углерод находится в связанном состоянии в виде цементита РезС. Эти чугуны, фазовые превращения которых протекают согласно диаграмме Ре-С, подразделяются на доэвтектические, эвтектические и заэвтектические. Из-за больщого количества це.ментита белые чу гуны имеют высокую твердость (НВ4500...5500 МПа), хрупкие и практически не поддаются обработке резанием, поэтому в качестве конструкционных материалов практически не применяются. Их можно применять аля деталей от которых требуется высокая износостойкость поверхности. Например, изготавливают шары шаровой мельницы для раз.мола руды и минералов. [c.56]

Анализ радиограмм образца из высокопрочного чугуна выполненный Л. И. Марковской, позволил сделать вывод, что в процессе износа содержание углерода в поверхностных слоях увеличивается, а в глубинных слоях уменьшается [44]. Исследование изменений количества Y-фазы и углерода в поверхностных слоях образца показало, что содержание углерода изменялось идентично количеству уфазы. Было отмечено также снижение темпа износа и одновременно увеличение содержания карбидной фазы в поверхностных слоях при увеличении давления. В большинстве случаев появление аустенита в поверхностях трения приводило к увеличению износостойкости материала. Таким образом, было установлено, что в процессе трения в результате интенсивной пластической деформации при повышенных температурах происходит диффузия, приводящая к перераспределению химических компонентов сплава. Процессы фазовых превращений и изменение концентрации химических элементов существенно изменяют свойства поверхностных слоев металла, что влияет на его сопротивление изнашиванию. [c.22]

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]

Удельная теплота плавления серого чугуна колеблется в пределах 58—78 кал1Г, возрастая с увеличением содержания углерода. Суммарная величина тепловых эффектов всех фазовых превращений для серого чугуна составляет в среднем = 75 кал1Г. Энтальпию (общее теплосодержание) серого чугуна при любой температуре можно определить, зная истинную или среднюю теплоемкость и суммарную величину тепловых эффектов фазовых превращений [c.82]

Для деталей сложной формы применяют стальное и чугунное литье вместо поковок и штамповок. При этом толщину стенок отливок нужно ограничивать [16, 91], так как увеличение толщины стенок влечет за собой, при прочих равных условиях, значительное снижение пластичности и вязкости металла срединной зоны, а также и остальных механических свойств. Это происходит вследствие получения в срединной -зоне крупнокристаллитного строения и межкристаллитных пор. Особенно важно следить за толщиной стенок деталей, изготавливаемых из хромистых и аустенитных сталей, не имеющих фазовых превращений, так как в них отсутствует процесс вторичной кристаллизации. В этих сталях [16, 28, 123] зерно, полученное при первичной кристаллизации, остается без изменения. Любая последующая термическая обработка не может изменить величину зерна [90, 91, 94, 100]. [c.431]

Как показали исследования, износостойкость образцов из закаленного чугуна СЧ25 с массовой долей остаточного аустенита 26 и 13% соответственно в 2,9 и 1,96 раза больше, чем износостойкость образцов в исходном состоянии [61]. При трении происходит фазовое превращение у а ультрамикроскопические участки аустенита заменяются мартенситом и трооститом, что придает поверхности высокую износостойкость. Отсюда можно предположить, что у образцов из чугуна, обработанных ЭМС, износостойкий активный слой частично образуется за счет распада остаточного аустенита и непрерывно восстанавливается в процессе изнашивания детали, что очень важно при длительной эксплуатации цилиндра и поршневых колец двигателей при повышенных температурах. [c.55]

Для сплавов железо — углерод — кремний температура, при которой сохраняется твердо-жидкое состояние, на сотни градусов выше температуры ликвидуса [16]. Особенно это характерно для сплавов эвтектического типа, что свидетельствует об устойчивости квазиэвтектической структуры в жидком состоянии. Исключительно устойчивы в расплавах чугуна отдельные образования типа химических соединений, причем особенно устойчивым является, по-видимому, моносилицид железа. Обнаружено изменение структуры ближнего порядка жидкого железа при перегреве, причем имеется в виду не фазовое превращение, а изменение упаковки перманентно существующих группировок сплава, т. е. сохранившейся наследственной структуры. В этом случае изменяются направленность и силы межчастичного взаимодействия, что коренным образом разрушает наследственную структуру и способствует дальнейшему преобразованию сплава при его кристаллизации. Температура, при которой изменяется структура ближнего порядка для сплавов железо — углерод с концентрацией углерода больше 2%, равна приблизительно 1520 С. [c.128]

Рост объема металлов при взаимодействии с окружающей средой. Большое влияние на поведение металлов и сплавов при термоциклировании оказывает взаимодействие их со средой. Последняя сказывается не только на темпе смены температуры термоциклируемых материалов, но и может химически взаимодействовать с ними. Активные по отношению к металлу компоненты проникают в глубь образцов и образуют промежуточные фазы. Результатом диффузионного взаимодействия является создание химической неоднородности материала, что усиливает эффект неравномерности нагрева, различия теплового расширения фаз, неодновременности развития фазовых превращений и т. д. Влияние среды, в которой производится термоциклирование, проявляется по-разному. В воздухе и печной атмосфере металлы окисляются. Чугунные и стальные изделия обезуглероживаются. Выгорание хрома, [c.150]

Для лучшего усвоения диаграммы состояния -Fe—Feg рассмотрим кривые охлаждения для некоторых сталей и чугунов. Кривые охлаждения позволяют судить о фазовых превращениях, совершак)-щихся в сплавах Ре—Feg при медленном охлаждении и нагреве, т. е. в условиях равновесия. [c.125]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...