Микроструктура ковкого чугуна на ферритной основе
Х120.
Исходный фазовый состав белого чугуна такой же, как у стали — феррит и цементит, и поэтому механизм его аустенитизации аналогичен рассмотренному в Образование аустенита при нагревании. При нагревании вначале происходит перлито-аустенитное превращение, затем растворение вторичного цементита и гомогенизации аустенита по С и Si.
Первая стадия графитизации
Во время выдержки при 900 — 4050 °С проходит первая стадия графитизации, по окончании которой весь цементит эвтектического происхождения и остатки вторичного цементита заменяются графитом и структура из аустенито-цементитной превращается в аустенитографитную.
На второй стадии графитизации при температуре 720-7400С распадается цементит перлита, образовавшегося при переходе через эвтектоидный интервал температур.
83. Почему маловероятно гомогенное зарождение графита в аустените
Удельный объем графита в несколько раз больше, чем у аустенита, и поэтому его гомогенное зарождение в плотной металлической матрице маловероятно — слишком велика упругая составляющая ∆Fyпp в формуле. Дислокации, субграницы и высокоугловые граниты мало эффективны в качестве мест гетерогенного зарожденияграфита из-за большой величины ∆Fyпp.
84. Каков механизм графитизации чугуна на первой стадии? Дайте пояснения с использованием диаграммы состояния. Первая стадия графитизации
Во время выдержки при 900 — 4050 °С проходит первая стадия графитизации, по окончании которой весь цементит эвтектического происхождения и остатки вторичного цементита заменяются графитом и структура из аустенито-цементитной превращается в аустенитографитную.
После образования центров графитизации в аустените существует градиент концентрации углерода, так какпредельная растворимость цементита в нем выше, чем графита (на диаграмме состояния рисункаДиаграмма состояния Fe — С линия ES находится правее линии E´S´). Например, если первая стадия графитизации проходит при температуре t*, то состав аустенита на границе с цементитом изображается точкой b, на границе с графитом — точкой а.
Участок диаграммы
Участок диаграммы состояния Fe — С со сплошными линиями стабильного и пунктирными линиями метастабильного равновесия (схема).
Выравнивание концентрации углерода в аустените делает его ненасыщенным по отношению к цементиту (на границе А/Ц состав аустенита сдвигается влево от точки b) и пересыщенным по отношению к графи ту (на границе А/Г состав сдвигается вправо от точки a). В результате непрерывно, вплоть до исчезновения, растворяется цементит и растет графит.
85. Почему предварительная закалка в масле ускоряет графитизацию белого чугуна?
Предварительная закалка деталей из белого чугуна в масле резко ускоряет графитизацию благодаря образованию многочисленных закалочных субмикротрещин, заполняемых углеродом отжига на первой стадии графитизации. Но такая обработка применима только к мелким деталям простой формы.
86. Каковы сущность и назначение нормализации чугунов?
Эффективнее термообработка серых чугунов с более благоприятной формой графита, в особенности высокопрочных чугунов с шаровидным графитом. К такой термической обработке чугуна относится нормализация, повышающая прочность, твердость и износостойкость. Нормализации подвергают отливки главным образом с ферритной и феррито-перлитной матрицей и реже— с перлитной. Отливки нагревают до 850 — 950 °С и после выдержки в течение 0,5 — З ч охлаждают на спокойном воздухе или в воздушной струе. Отливки сложной формы для уменьшения остаточных напряжений рекомендуется, начиная с температуры около 500 °С, охлаждать в печи. При нагревании сначала проходит аустенитизация, включающая α → γ-превращение, растворение в аустените графита и перлитного цементита (если матрица содержит перлит). После аустенитизации структура чугуна состоит из аустенита и графита. При дальнейшем нагревании графит частично растворяется в аустените в соответствии с ходом линии и количество связанного углерода возрастает. В случае ускоренного охлаждения на воздухе идет перлитный распад аустенита и вся матрица приобретает перлитную или сорбитную структуру.
87. В чем различие между полным и неполным гетерогенизационным отжигом?
Полный отжиг
При отжиге сталь после нагрева выше критической точки медленно охлаждается вместе с печью. Проведение отжига 2-го рода основано на использовании фазового превращения в отличие от отжига 1-го рода, основанного на рекристаллизации, снятии макронапряжений и других структурных изменениях, необязательно связанных с фазовыми превращениями. Для проведения полного отжига доэвтектоидную сталь нагревают до температур на 20 — 40 °С выше точки Ас3.