16. Влияние формы графитных включений на свойства чугуна со свободным графитом.

Серые, высокопрочные, ковкие чугуны характеризуются тем, что весь углерод в них или часть его находится в свободном состоянии в виде графита, равномерно распределенного в металлической основе.

Формы выделения графита (Г) у них различные. По структуре металлической основы эти чугуны могут быть:

а) ферритными (из феррита и графита);

б) феррито–перлитными (из феррита, перлита, графита);

в) перлитными (из перлита, графита).

Таким образом, их структура представляет собой металлическую основу, похожую на доэвтектоидную и эвтектоидную сталь, пронизанную графитными включениями (рис. 5.10).

На графитизацию чугуна существенное влияние оказывает количество присутствующих в нем элементов, наличие центров кристаллизации графита и скорость охлаждения.

Все элементы, вводимые в чугун, делятся на графитообразующие (С, Si, Al, В, Br и др.) и карбидообразующие (Мn, Сr, V, W, Ti, Mo и др.).

Скорость охлаждения оказывает существенное влияние на графитизацию чугуна. Чем меньше скорость охлаждения, тем полнее протекают процессы графитизации.

В серых чугунах графит присутствует в форме пластинок (чешуек) (рис. 27).

Свойства серых чугунов при одинаковой металлической основе зависят от размеров, количества и распределения графитных включений. Их можно рассматривать как трещины, поры, внутренние разрезы, нарушающие целостность металлической основы.

Чем больше графита в чугуне, чем грубее его включения и чем меньше они изолированы друг от друга, тем ниже качество чугуна.

С увеличением количества перлита при одной и той же форме графитных включений механические свойства (прочность, твердость) чугуна повышаются.

17. Превращение в сталях при нагреве. Процесс образования аустенита.Перегрев и пережог.

Термическая обработка – совокупность операций нагрева и охлаждения с целью изменить структуру и свойства сплава в нужном направлении.Различают упрочняющую термическую обработку, при которой повышаются твердость, прочность и износостойкость, и разупрочняющую обработку, повышающую пластические свойства и вязкость, но снижающую твердость и сопротивление деформации и разрушению.Для стальных изделий широко применяются оба варианта термической обработки.

Термическая обработка стали основана на фазовых превращениях, происходящих при нагреве ее выше критических температур и охлаждении с различными скоростями.

Процесс образования аустенита:

начало превращения феррита в аустенит (Fe  Fe) – Ac1 (эти точки расположены на линии PSK);

завершение превращения феррита в аустенит (Fe  Fe) – ^ Ac3 (эти точки лежат на линии GS);

окончание растворения цементита в аустените – Accm (точки находятся на линии SE).

Точки A2 относятся к магнитному, а не фазовому превращению, которое мы здесь не рассматриваем.Следует обратить внимание на то, что точки Ac3 и Accm – свои для каждой стали, а точка Ac1 – одна для всех углеродистых сталей: 727 °С.

В каждой перлитной колонии зарождается несколько зерен аустенита, поэтому при нагреве происходит измельчение зерна. Но важно помнить, что нагрев до слишком высоких температур неизбежно приведет к его росту. При этом возможно возникновение двух видов дефектов:а) Перегрев – укрупнение зерна аустенита выше балла, допустимого по условиям работы детали. Перегретая сталь имеет пониженную пластичность и ударную вязкость. Но этот брак можно исправить повторным нагревом до нормальных температур.б) Пережог – окисление и оплавление границ зерен при температурах, близких к солидусу. Появление оксидов на границах аустенитного зерна – неисправимый брак, такая сталь имеет камневидный излом и очень высокую хрупкость. Ее отправляют на переплав.

Не во всех сталях рост зерна при нагреве идет с одинаковой скоростью. У сталей, раскисленных кремнием и марганцем, наблюдается очень быстрый рост зерна аустенита, их называют природно-крупнозернистыми. А стали, раскисленные еще и алюминием, являются природно-мелкозернистыми: до 1000–1100 °С зерно в них почти не растет.Величина зерна влияет на все механические свойства стали, но особенно сильно – на ударную вязкость KCU. Чем крупнее зерно аустенита перед закалкой, тем больше вероятность возникновения трещин при закалке. И в эксплуатации такая сталь будет менее надежной, чем мелкозернистая.