47. Д.С. Железо-углерод стабильная. Кристаллизация и структурообразование серых чугунов. Область применения.

В серых чугунах часть углерода находится в свободном состоянии в виде стабильной фазы-графита и поэтому в серых чугунах кристаллизация и структурообразование происходят при медленном охлаждении по стабильной диаграмме железо-углерод.

Ниже линии АС′ в жидкости происходит кристаллизация аустенита , причем содержание углерода в жидкости изменяется по линии АС′, а в аустените - по линии АЕ′. И когда сплав 1 охладится до линии Е′С′F′ оставшаяся жидкость будет иметь состав С′.

В сплаве 3 при медленном охлаждении ниже линии С′Д′ в жидкости будет происходить кристаллизация графита в виде столбиков. Из-за различной плотности графита и жидкости столбики графита будут всплывать в верхнюю часть отливки и поэтому в структуре не наблюдается. Содержание углерода в жидкости будет изменятся по линии С′Д′ и когда сплав 3 охладится до линии Е′С′F′ жидкость будет иметь состав точки С′.

Таким образом, независимо от содержания углерода, жидкость на линии Е′С′F′ будет иметь состав точки С′.

При медленном охлаждении, немного ниже линии Е′С′F′ при постоянной температуре в жидкости происходит совместная кристаллизация аустенита и графита по реакции ГАЖЕс+→′′

Графитовые включения кристаллизуются в виде розеток с тремя, четырьмя искривленными лепестками.

После окончания процесса кристаллизации А_Е′ и Г сплав будет охлаждаться далее, растворимость углерода в аустените уменьшается по линии Е′S′ , лишний углерод уходит из аустенита на ранее образовавшиеся графитные включения, наслаиваясь на них и увеличивая их размеры. При охлаждении сплава до линии Р′S′К′ содержание углерода уменьшится до 0,7%

Это наилучший вид литейного серого чугуна, который может быть использован также как антифрикционный сплав для подшипников скольжения.

48. Классификация серых чугунов. Способы получения. Влияние структуры на свойства серых чугунов.

Серые чугуны классифицируются по типу металлической основы: на ферритные, феррито-перлитные, перлитные и по форме графитовых включений: серые чугуны с крупнопластинчатым графитом, серые чугуны с мелкопластинчатым графитом, высокопрочные чугуны с шаровидным графитом и ковкие чугуны с хлопьевидным графитом. Для повышения прочности чугуна в него вводят небольшие добавки щелочных или щелочноземельных металлов, чаще всего магния, при концентрации 0,03…0,07%. Ковкий чугун получают из белого доэвтектического чугуна с содержанием углерода 2,5…3% и кремния 0,8…1,6% путем длительного (около 100 часов) графитизирующего отжига при температуре около 900-1000°

При сжатии серых чугунов форма, количество и размеры графитных включений практически не оказывает влияния на предел прочности, который оказывается близким к пределу прочности стали и зависит главным образом от типа металлической основы. Прочность серых чугунов при сжатии в 3-5 раз больше, чем при растяжении. Поэтому серые чугуны рекомендуется использовать для изделий, работающих в основном на сжатие.

Графитные включения, нарушающие сплошность металлической основы, делают чугуны малочувствительными к различным внешним концентраторам напряжений (дефекты поверхности, надрезы, выточки и т.д.), то есть делают детали из серых чугунов неподверженными усталостным разрушениям

Графитные включения улучшают обрабатываемость чугунов резанием.

При работе чугуна в парах трения чугун, изнашиваясь, создает полости, заполняемые смазочным маслом, что повышает антифрикционные свойства чугуна.

Графитные включения в серых чугунах увеличивают демпфирующую способность изделий из них, то есть их внутреннее трение, или, иначе говоря, способность чугунов рассеивать подводимую к нему энергию механических колебаний, что снижает шумы при работе машины с такими деталями