3.3.3. Влияние скорости охлаждения.

Скорость охлаждения отливки зависит от многих факторов. В первую очередь, к ним относятся при­веденная толщина отливки R, коэффициент теплоаккумулирующей способности формы b_ф, и температура заливки. Независимо от того, под влиянием каких факторов изменилась скорость охлажде­ния, ее повышение увеличивает переохлаждение и повышает дис­персность структурных составляющих. Увеличение скорости охлаждения отливки в период первичной кристаллизации может вызвать частичный или полный переход формирования структуры от графитно-аустенитной эфтектики до ледебуритной цементитно-уаустенитной эвтектики. Увеличение же скорости охлаждения отливки в период вторичной кристаллизации приводит к транформации формирующейся металлической матрицы от ферритной до перлитной. При этом скорость охлаждения в интервале эвтектоидного превращения способствует формированию более дисперсного перлита.

Связь между структурой чугу­на и толщиной отливки, в наи­большей степени влияющей на скорость охлаждения, можно про­следить по структурной диаграмме Н. Г. Гиршовича (Рис. 3.3.4).

Рис. 3.3.4. Структурная диаграмма Н. Г. Гиршовича

Структурная диаграмма Н. Г. Гиршовича построенна с учетом состава чугуна и приведенной толщины стенки от­ливки. Скорость охла­ждения изменяет структуру и тем самым влияет на механические свойства чугуна. Это наглядно ил­люстрируется результатами экс­периментов, полученными при изготовлении в сухой песчаной форме отливки массой 750 кг из чугуна, содержащего 3,15 % С и 1,72 % 51 (Табл. 3.3.1).

Таблица 3.3.1. Влияние толщины стенки отливки на скорость её охлаждения и механические свойства в различных сечениях

Толщина стенки отливки, мм	Средняя скорость охлаждения в фор­ме до 950 °С, °С/ч	Временное сопро­тивление, МПа	Твердость НВ
14 32 85	350 190 100	310—333 285—300 230—260	229 202 187

3.3.4. Влияние состояния расплава

Наряду с химическим составом чугуна и скоростью его охлаждения на кристаллизацию чугуна влияют комплекс физическиих свойств расплава (вязкость, поверх­ностное и межфазное натяжение), степени его неравновесности, неоднородности и загрязненности его дисперсными включений - потенциальными центрами кристаллизации и неоднородностей. Этот комплекс, характеризующий жидкое состояние чугуна, зависит от факторов, к которым относятся величина перегрева, длительность вы­держки жидкого чугуна при температуре перегрева и модифициро­вание.

Повышение температуры и длительности термовременной обработки жидкого чугуна способствует увеличению количества связанного углерода. При этом сначала размер графитовых включений становится мельче, затем про­является тенденция к кристаллизации мелкого точечного графита с междендритным расположением. Тенденция проявляется тем сильнее, чем меньше содержание углерода в чугуне. В результате перегрев жидкого чугуна в определенном интервале температур способствует повышению механических свойств. Но при перегреве выше критического уровня вследствие образования междендритного графита механические свойства чугуна начинают снижаться. Эта критическая тем­пература для различных чугунов различна. Она зависит от ряда факторов, основным из которых является содержание углерода. Чем выше содержание углерода в чугуне, тем до более высоких температур допустим перегрев расплава без образования междендритного графита. Таким образом, перегрев до определенных пределов яв­ляется одним из действенных методов повышения прочности чу­гуна.