43. Охарактеризуйте влияние азота на процессы графитизации
Значительная часть газов образует соединения (окислы, нитриды и более сложные соединения) с теми или иными элементами, другая часть — газовые включения, все остальные газы образуют растворы с фазами чугуна. Азот находятся в растворе в виде протонов. В зависимости от состояния и способа введения газ может оказать различное влияние на кристаллизацию и графити-зацию чугуна. Азот является типично малой примесью в чугуне, которая пока еще систематически не контролируются.
Сверх растворимости азот может находиться в свободном молекулярном состоянии или в виде соединений, главным образом с алюминием, ванадием, хромом, кремнием, марганцем, хотя существование этих нитридов, в частности алюминия, подвергается иногда сомнению. Растворимость азота падает в присутствии углерода, кремния, хрома, кислорода и повышается с увеличением содержания марганца.Одновременная присадка титана и других нитридообразующих металлов (Al, Zr, В, Mg) не только уменьшает тормозящее графитизацию влияние азота, но и прямо способствует распаду карбидов. Образующиеся нитриды и другие соединения могут удалиться из металла, поэтому содержание азота в чугуне после присадки магния заметно уменьшается.
В зависимости от состояния азот может различным образом влиять на величину эвтектического зерна в сером чугуне, размельчая или укрупняя его. На графит же серого чугуна азот действует так, что устраняет или сглаживает выделения междендритной ориентации и делает их более разобщенными. Задерживая графитизацию и в эвтектоидном интервале, азот способствует также уменьшению количества феррита в структуре и стабилизации перлита. Таким образом, влияние азота на структуру (а значит и свойства) чугуна весьма ощутимо.
44. Охарактеризуйте влияние водорода и кислорода на процессы графитизации
Значительная часть газов образует соединения (окислы, нитриды и более сложные соединения) с теми или иными элементами, другая часть — газовые включения, все остальные газы образуют растворы с фазами чугуна.
Водород* находятся в растворе в виде протонов, а кислород — в виде анионов, что обусловливает его меньшую подвижность. В зависимости от состояния и способа введения газы могут оказать различное влияние на кристаллизацию и графити-зацию чугуна
Водород и кислород также являются типичными малыми примесями в чугуне, которые не контролируются.
Растворимость водорода падает в присутствии углерода, кремния, хрома, кислорода и повышается с увеличением содержания марганца. Для обычных составов и температур чугуна эту зависимости можно представить
Однако в заэвтектическом чугуне углерод повышает содержание водорода вследствие его адсорбции на пакетах графита. При этом водород практически полностью находится в свободном или адсорбированном состоянии. На растворимость кислорода главное влияние оказывают кремний и углерод в чугуне, как это видно из следующего выражения, составленного на основании разных данных:
При этом в заэвтектическом чугуне содержание кислорода, как и водорода, увеличивается вследствие адсорбции. С повышением температуры растворимость кислорода возрастает], хотя общее неравновесное его содержание при этом обычно понижается вследствие приближения к равновесию. Сверх растворимости кислород находится в чугуне в виде прочных разнообразных соединений, в которых Si играет большую роль (SiO2, SiO и более сложные соединения).
Таким образом, растворимость и содержание газов в жидком чугуне определяются составом металла], в особенности содержанием углерода. газы, особенно водород и кислород, ликвируют в процессе кристаллизации, концентрируясь в центральных частях отливки или около питателей, где происходит наиболее медленное охлаждение.
Газы, как и другие элементы, оказывают определенное влияние на растворимость и активность углерода в чугуне. Водород повышает активность в жидком и, вероятно, в твердом растворах. Кислород же действует в обратном направлении.
Не меньшее влияние на структуру чугуна оказывает водород. Несмотря на весьма низкое содержание этого элемента в чугуне, он значительно тормозит графитизацию во всех температурных интервалах, особенно при низком содержании углерода и кремния.
Водород оказывает отрицательное влияние и на графити-зацию в эвтектоидном интервале, что замедляет ферритизацию.
Влияние кислорода в сильной степени зависит от характера состояния его в чугуне. Подавляющая часть его образует соединения с Si, Mn, A1 и другими элементами, которые в той или иной мере служат зародышами при кристаллизации графита, незначительная же часть находится в растворе и в некоторой степени(слабее чем водород) тормозит процесс графитизации или даже ведет себя нейтрально,если не проводится продувка чугуна.