20. Охарактеризуйте строение и свойства графита в чугуне

Графит в чугуне может находиться в различных состояниях – от пластинчатого до шаровидного. Графитовые включения растут из одного центра (зародыша графита) с последующим разветвлением в виде колон, поэтому они не являются изолированными.

Графит имеет простую гексагональную решетку. Главной особенностью кристаллической структуры графита является ее слоистость, что определяет различные свойства в различных направлениях, то есть анизотропность материала. Наибольшей плотностью характеризуются базовые плоскости графита. Кристаллическая решетка графита являет собой ряд параллельных плоскостей; расстояния между атомами которых составляет 1,42 ангстрема, между плоскостями 3 ангстрема.

Между атомами углерода в плоскостях действуют большие ковалентные связи, между плоскостями – силы Вандервальса (которые являются слабыми). Но в различных плоскостях механические характеристики различные.

Вследствие сильных связей в главных плоскостях, полное разрушении гексагональной решетки графита происходит при температуре 4000°С. При температуре жидкого чугуна в расплаве могут сохранятся графитовые комплексы, что и есть зародышами при кристаллизации чугуна.

В се виды пластинчатого графита состоят из параллельно расположенных лепестков в виде слоистого агрегата.

Строение шаровидного графита более сложное и искаженное.

1 шаровидный графит

2. дендритное построение графита

3. искажение кристаллической решотки.

Кристаллы графита кристаллизуются в виде округлых колоний, эвтектических зерен или графитных колоний.

Ковкий чугун – это хаотическое скопление мелкодисперсного графита.

21. Первичные фазы в чугуне. Как кристаллизуется первичная фаза в доэвтектическом чугуне

Чугун представляет собой многокомпонентную систему кристаллизация которой происходит с образованием нескольких фаз Начало кристаллизации первичных фаз в чугуне доэвтектического состава протекает после переохлаждения жидкой фазы ниже температуры ликвидус, в условиях малого сопротивления среды и сравнительно высокой скорости конвективной диффузии что создает предпосылки для их свободного развития.

Первичный аустенит кристаллизуется в форме дендритов обогащенных Si по отношению к жидкой фазе. Каждый дендрит являясь монокристаллом, растет из своего центра. Количество и размеры дендритов зависят от числа зародышей, зависящего от жидкого состояния металла и велечины его переохлаждения. Последняя при прочих равных условиях обусловливается скоростью охлаждения: чем больше скорость теплоотвода, тем больше обьемная, а при данном числе зародышей и линейная скорость кристаллизации, и тем разветвленнее получаются дендриты. Модифицирование жидкого чугуна, увеличивая число зародышей, способствует объемной кристаллизации и получению более разветвленных дендритов. Если процесс кристаллизации не сбалансирован со скоростью теплоотвода, температурный градиент в этом объеме вызывает увеличение переохлаждения; число зародышей увеличивается что приводит к значительному размельчению дендритов.

В обычных условиях при большом числе зародышей и сравнительно небольшом переохлаждении образуется характерное для ледебурита строение непрерывной карбидной фазы с кристаллами аустенита в виде включений различной дисперсности.