Формирование структуры чугунов

Чугуны – это сплавы железа с углеродом с его содержанием более 2%, т.е. правее точки Е по диаграмме железо – углерод. В чугунах, в отличие от сталей, обязательно происходит эвтектическое превращение, значит высокоуглеродистая фаза (цементит или графит) образуется из жидкости, а это значительно облегчает образование стабильной фазы – графита. Поэтому в чугунах может, в зависимости от условий кристаллизации образоваться либо графит, либо цементит.

Если в чугуне весь углерод находится в связанном состоянии (в виде цементита), то такие чугуны называют белыми. Если в чугуне после окончания кристаллизации весь углерод находится в свободном состоянии (в виде графита), значит образовался серый чугун.

Вероятность образования того или иного чугуна зависит от условий кристаллизации – скорости охлаждения и химического состава чугуна. Поскольку цементит это фаза метастабильная и содержит гораздо меньше углерода, а графит – стабильная фаза и содержит 100% углерода, то чем меньше скорость охлаждения во время кристаллизации, тем больше вероятность образования графита, т.е. серого чугуна и чем выше скорость охлаждения при кристаллизации, тем выше вероятность образования белого чугуна.

Кроме того, есть химические элементы, которые способствуют образованию графита или карбидной фазы. Они так и разделяются на группы – карбидообразующие и графитизирующие. Наиболее характерным графитизирующим элементом является кремний. Чем больше кремния в составе чугуна, тем больше вероятность образования графита. Поэтому серые чугуны имеют в своем составе повышенное количество кремния – до 3 – 6%. Влияние этих факторов на формирование структуры отражено на структурных диаграммах для чугунов (рис 6.5).

5 7

І ІІ ІІІ ІV V І II ІII ІV V

1 4

0 1 2 3 4 5 6 7 0 25 50 75

а б

а – влияние содержания углерода и кремния на структуру чугуна при толщине стенки 50 мм;

б – влияние скорости охлаждения (толщины отливки) и суммы C + Si на структуру чугуна;

І – белые чугуны; ІІ - половинчатые; ІІІ – серые перлитные; IV - серые феррито-перлитные; V – серые ферритные

Рисунок 6.5 – Структурные диаграммы для чугунов

По характерным особенностям микроструктуры белые чугуны разделяют на доэвтектические, эвтектические и заэвтектические. Чугуны с графитом классифицируют по двум структурным особенностям – по форме графитных включений (пластинчатая, шаровидная и хлопьевидная) и по типу металлической основы (перлитная, ферритная и феррито-перлитная). Чугуны с пластинчатым графитом – это обычные серые чугуны, с шаровидным графитом называют высокопрочными, а с хлопьевидным – ковкими.

Поиск по сайту: