1. Диаграмма состояния железо–углерод (железо–графит) – диаграмма стабильного равновесия
Образование стабильной фазы графита в чугуне может происходить в результате непосредственного выделения его из жидкого (твердого) раствора или вследствие распада предварительно образовавшегося цементита.
Процесс образования в чугуне графита называют графитизацией.
Штриховые линии на диаграмме (рис. 1) соответствуют выделению графита.
Графит образуется при очень малой скорости охлаждения, когда степень переохлаждения жидкой фазы невелика.
Возможно вы искали - Контрольная работа: Диаграмма состояния с перитектической кристаллизацией и образованием стойких и нестойких химических соединений
Ускоренное охлаждение частично или полностью прекращает кристаллизацию графита и способствует образованию цементита.
Наличие в жидком чугуне включений SiO2 , Al2 O3 , и др., а также введение Si способствует процессу графитизации.
Чугуны по технологическим свойствам обладают лучшими литейными характеристиками, чем стали, но малой способностью к пластической деформации (в обычных условиях не поддаются ковке). Чугун дешевле стали по технологии производства.
2. Кристаллизация серого чугуна
Серый чугун получил название по виду излома, который имеет серый цвет (из-за присутствия в структуре сплава свободного углерода – графита).
Похожий материал - Контрольная работа: Диаграмма состояния с полиморфными, эвтетктоидными, перитектоидными превращениями. Правило Курнакова
Наиболее широкое применение получили доэвтектические чугуны, содержащие 2,4 – 3,8% С. Такой чугун обладает хорошими литейными свойствами (С не < 2,4%). Содержание углерода > 3,8% способствует большему образованию графита, что ухудшает его механические свойства.
Серый чугун представляет собой по существу тройной сплав Fe– Si – C, в качестве неизбежных примесей находятся: Mn, Р и S.
Диаграмма Fe – C
Рисунок 1.
Очень интересно - Контрольная работа: Диаграмма состояния системы алюминий-медь
Кремний (Si) – содержится в количестве 1,2-3,5% – способствует выделению углерода в виде графита (т.е.влияет на строение, а следовательно на свойства чугунов).
Чем больше в чугуне углерода, тем меньше требуется кремния для получения заданной структуры.
Марганец (Mn) содержится в количестве 1,25 – 1,4 % – препятствует процессу графитизации, повышает способность чугуна к отбеливанию.
Сера (S) – содержится в количесве 0,1 – 0,2 % – способствует отбеливанию чугуна, ухудшает механические и литейные свойства. В чугуне находится в виде сульфатов – FeS, MnS или их твердых растворов (Fe, Mn)S.
Фосфор (Р) – содержится в количестве 0,2 – 0,5% –практически не влияет на процесс графитизации; улучшает литейные свойства (жидкотекучесть). Образует соединение Fe3 Р, входящее в эвтектику. Способствует повышению твердости, износостойкости, хрупкости.
Вам будет интересно - Контрольная работа: Диаграмма состояния сплавов железо-углерод. Обработка металлов давлением
Рассмотрим кристаллизацию сплава I:
Точка 1 – имеется равновесный набор фазовых и концентрационных флуктуаций.
Точка 2 – объем и размеры фазово-концентрационных флуктуаций увеличивается.
Ниже точки 2 до точки 3 – жидкая фаза насыщается по отношению к аустениту (г-Fe).
Состав аустенита при охлаждении меняется по линии солидус: аЕ’, а состав жидкой фазы: бС’.
Похожий материал - Контрольная работа: Диаграммы состояния
В точке 4 жидкая фаза (ЖС ) насыщенна одновременно по отношению к аустениту (АС ’) и углероду (графиту) и ниже точки 4:
ЖС ⇆ Ађ + Г.
|
(не называть ледебуритом)
При охлаждении от точки 4 до точки 5 происходит обеднение аустенита углеродом по линии E’S’, в результате выделяется графит который наслаивается на эвтектический графит.