Кристаллизация - чугун
Cтраница 3
Проблеме повышения качества чугуна путем модифицирования магнием или церием и другими редкоземельными элементами ( РЗЭ) посвящена обширная литература. Однако, несмотря на большое количество исследований, механизм влияния магния на кристаллизацию чугуна во многом остается неясным. Еще более противоречивы данные о влиянии на кристаллизацию и структуру чугуна РЗЭ элементов. [31]
Кремний является базовым компонентом чугуна и привлекает внимание в первую очередь. Он повышает активность углерода в жидком и твердом растворах, способствует выделению графита при кристаллизации чугуна и при распаде аустенита. [32]
Большое влияние на структуру чугуна оказывают микропримеси, обычно не контролируемые химическим анализом, а также содержание растворенных газов, неметаллических включений и химических комплексов сложного состава. Эти примеси в той или иной мере сохраняются при переплаве и существенно влияют на кристаллизацию чугуна. Результаты изучения микроструктур литого чугуна показывают, что различные науглероживающие реагенты неодинаково воздействуют на количество связанного углерода в структуре чугуна, так как содержат разное количество золы и примесей. В связи с этим наблюдаются колебания прочностных свойств синтетических чугунов, выплавленных с применением различных карбюризаторов. [33]
Важное значение имеет характер распределения графита, также регламентируемый ГОСТом 3443 - 57 по десятибалльной шкале. Междендритное расположение графита характерно для доэвтектического чугуна: типа Гр8 и Гр9 при больших скоростях кристаллизации чугуна, а ГрЮ - при малых. [34]
 |
Классификация по характеру распределения графитных включений. [35] |
Важное значение имеет характер распределения графита, также регламентируемый ГОСТом 3443 - 57 по десятибалльной шкале ( табл. 4, фиг. Междендритное расположение графита характерно для доэвтектического чугуна: типа Гр8 и Гр9 - при больших скоростях кристаллизации чугуна, а ГрЮ - при малых. [36]
С увеличением содержания кремния инкубационный период зарождения и роста кристаллов графита до обнаруживаемых под микроскопом размеров уменьшается - линия ОФ сдвигается влево. Одновременно с понижением цементитной границы метастабильности жидкости Тн это приводит к расширению температурного интервала То - Тц кристаллизации чугуна серым. Расширяется и область формирования половинчатых структур Тя-Тф. [37]
Графит в чугуне образуется непосредственно в процессе кристаллизации сплава или при разложении ( диссоциации) цементита в процессе выдержки при высокой т-ре. Образование графита, особенно в твердом состоянии, происходит при значительных диффузионных перемещениях атомов углерода и железа, вследствие чего кристаллизация чугуна согласно стабильной диаграмме железо - графит возможна лишь в условиях медленного охлаждения. Уже при скорости охлаждения 1 - 10 град / мин в чугуне реализуются метастабильные фазовые равновесия в соответствии с диаграммой состояния железо - цементит. Постоянные примеси, содержание к-рых в чугунах выше, чем в сталях, оказывают существенное влияние на процессы первичной кристаллизации и графитизации. Так, кремний и углерод, являясь сильными графи-тизирующими добавками, способствуют образованию серых чугунов. Марганец и сера - карбидообразую-щие добавки - обусловливают кристаллизацию белых чугунов. Структура серых чугунов состоит из металлической основы ( феррит, феррит и перлит или перлит) и графитных включений. Наиболее неблагоприятной, особенно в условиях растягивающих напряжений, является пластинчатая ( чешуйчатая) форма графита, создающая эффект надреза. [38]
При содержании более 0 3 % Ti отдельные мелкие включения наблюдаются и в бывших дендритах аустенита, однако карбидные зерна располагаются преимущественно по границам аустенитных дендритов и особенно в эвтектическом цементите. Это свидетельст вует о том, что карбид титана, или, вернее, карбонитрид, растворим в чугунном расплаве, а не присутствует в виде взвеси кристаллов. В период кристаллизации чугуна и выделения аустенита титан сохраняется в расплаве, и только отдельные мелкие зерна карбида титана наблюдаются в объемах аустенита. По-видимому, образование карбида титана происходит в самом начале эвтектической кристаллизации. Зерна карбида выделяются на границах аустенит-ных дендритов и в самом эвтектическом расплаве. Выделение кристаллов карбида титана из эвтектического расплава свидетельствует о насыщенности аустенита титаном, что является одной из причин увеличения растворимости углерода в аустените. [39]
 |
Структура чугуна. [40] |
Отличительная особенность чугуна состоит еще и в том, что структура матрицы сильно изменяется при повторных нагревах и зависит от скорости нагрева и охлаждения. В то же время структура графита при термической обработке в твердом состоянии не изменяется. Формирование структуры графита начинается задолго до кристаллизации чугуна, так как эта составляющая тугоплавкая и поэтому большое значение имеет обработка чугуна в жидком состоянии. [41]
Такие элементы, как кремний, алюминий и никель способствуют кристаллизации чугуна серым. Хром, марганец, сера и некоторые другие элементы затрудняют выделение графита из расплава и способствуют кристаллизации чугуна белым. Оценивают влияние разных элементов обычно путем определения отбеливаемости чугуна. Из-за более быстрого охлаждения наружного слоя расплава отливка отбеливается: поверхностная зона приобретает структуру белого чугуна, а внутренняя - серого. Между ними располагается переходная зона с половинчатой структурой. [42]
Сливаемые вместе чугуны при различных температурах и химическом составе имеют неодинаковые области существования твердо-жидкого состояния и неравноценные термодинамически выгодные размеры диспергированных фаз. Совместное существование двух растворимых друг в друге сплавов возможно только при переходе к некоторому третьему осредненному состоянию, причем два исходных расплава оказываются как бы неравновесными системами по отношению к получаемому расплаву. Переход к осредненному состоянию сопровождается перестройкой ближнего порядка исходных сплавов и активизацией потенциальных зародышей. В этих условиях при последующем охлаждении сплава инициируются кристаллизация чугуна и образование графитных включений. [43]
 |
Структура первичного ( литейного зерна в сером чугуне. Х50. [44] |
На рис. 65 показана структура первичного зерна в чугуне. Такое же влияние оказывает церий, размельчающий пластинчатый графит и первичное эвтектическое зерно чугуна. При введении 0 15 % ферроцерия происходит отбел чугуна. Авторы этой работы отмечают, что эффект влияния церия зависит от содержания серы в чугуне, он ослабляется при 0 14S, так как церий и другие РЗМ, находящиеся в ферроцерии, взаимодействуют с серой и их влияние на кристаллизацию чугуна ослабляется. [45]
Страницы: 1 2 3 4