4. Понятие о степени эвтектичности и углеродном эквиваленте чугунов.

Чугун-сплав железа с др эл-ми, характеризующийся наличием эвтектического превращения.

Положение чугуна отн-но эвтектической точки опред-ся величиной углеродного эквивалента: C_Э = C + 0,33 % Si + 0,33 % Р + 0,4 % S– 0,03 % Mn

И степенью эвтектичности:

В зависимости от величины С_Э и S_эвт чугун может быть доэвтектическим(С_Э ‹ 4,26, S_эвт ‹1), эвтектическим(С_Э =4,26, S_эвт =1) и заэвтектическим(С_Э › 4,26, S_эвт ›1).

5.Графит в чугуне

Углерод может присутствовать в железоуглеродистых сплавах в 2х формах – в форме карбида железа (цементита) или в форме свободного углерода (графита). Величина, форма и распределение включений графита в очень сильной степени влияют на прочность чугуна. Чем больше в чугуне графита, тем ниже механические свойства чугуна

Серый чугун можно рассматривать как структуру, которая состоит из металлической основы с графитными включениями. Свойства чугуна зависят от свойств металлической основы и характера графитных включений.

Металлическая основа может быть: перлитной, когда 0,8 % С находится в виде цементита, а остальной углерод в виде графита; феррито-перлитной, когда количество углерода в виде цементита менее 0,8 % С; ферритной, когда углерод находится практически в виде графита.

В зав-ти от формы графитных включений серые чугуны классиф-ся на: чугун с пластинчатым графитом-а; чугун с хлопьевидным графитом (ковкий чугун)-б;чугун с шаровидным графитом (высокопрочный чугун)-в; чугун с вермикулярным графитом-г.Ниже на рисунке представлены различные формы графита в чугуне:

6. Графитизация чугуна.

Графитообразование является важной составной ча­стью процесса формирования структуры чугунов. В за­висимости от температурных и фазовых условий образо­вания графита в чугуне структурно различают:

1) первич­ный графит, образующийся в процессе кристаллизации из жидкого состояния выше температуры t_a;

2) эвтекти­ческий графит, образующийся при эвтектической кристал­лизации;

3) вторичный графит, образую­щийся в процессе охлаждения или изотермической вы­держки чугуна в твердом состоянии.

Основная проблема теории графитообразования заклю­чается в выяснении причин и кинетических особенностей образования графита той или иной формы в процессе кристаллизации из расплава или при распаде цементита.

Первичный графит кристаллизуется в заэвтектических чугунах в жидкой фазе без каких-либо помех со стороны других фаз. Свободный рост выделений определяет много­образие форм первичного графита: пластинчатая (розеточная), завихренная компактная, шаровидная (глобулярная, сферолитная). Зародышами графита могут служить тугоплавкие неметаллические включения, удов­летворяющие принципу структурного и размерного соот­ветствия (модификаторы I рода). К ним относятся некото­рые окислы, сульфиды и нитриды.

На формирование первичного графита эффек­тивно влияют поверхностно-активные добавки (модифика­торы II рода), изменяющие межфазное поверхностное натя­жение и выравнивающие скорость роста кристаллов гра­фита в различных направлениях.

Эвтектический графит растет также в форме розеток или сферокристаллов. В доэвтектическом чугуне размер эвтектических колоний определяется размером межденд­ритных ячеек первичного аустенита. При медленном охлаждении ответвле­ния графитовой розетки далеко врастают в аустенит; розетка приобретает грубую крабовидную форму. Уско­ренное охлаждение приводит к интенсивному расщепле­нию и разветвлению графитного скелета эвтектической колонии (при кристаллизации аустенито-графитной эвтек­тики ведущей фазой является графит). Внутри колонии образуется множество графитовых включений гнездообразной формы (Гф4), а сами колонии приобретают шаро­видную форму. При дальнейшем увеличении скорости охлаждения внутри эвтектических колоний образуются дендриты аустенита, а дисперсные графитовые включения в виде отдельных точек или завихренных пластинок рас­полагаются в междуосных пространствах. Такой графит называют междендритным.

Вторичный графит образуется вследствие уменьшения растворимости углерода в аустените, при эвтектоидном распаде аустенита, а также при распаде цементита. Формирование новых графитных выделений происходит на уже имею­щихся выделениях, а также на поверхностях микротрещин и микропор, в местах скопления дислокаций и других дефектов кристаллического строения. При отсутствии в чугуне готовых пластинчатых включений вторичный графит образует компактные хлопьевидные включения.

8. Высоколегир.чугуны. Классиф-я. Хромистые, кремнистые, алюминиевые, никелевые, марганцевые чугугны. Мех.и технологические св-ва. Области их применения.

По условиям эксплуатации чугуны должны обладать не только определенной прочностью, но и рядом специальных свойств: жаростойкостью, жаропрочностью, износостойкостью, коррозионной стойкостью и др. Эти свойства обеспечиваются легированием одним или несколькими элементами. По составу чугунам присваиваются названия именно по легирующему элементу: хро­мистые, никелевые, кремниевые, алюминиевые, марганцевые, ванадиевые.

Хромистые чугуны предназначены для изготовления жаро­стойких, коррозионно-стойких и износостойких отливок. Содержание хрома в жаростойких чугунах колеблется от 1,0 до 32 % (чу­гуны ЖЧХ1 ...ЖЧХ30). Предельная рабочая температура для хро­мистых чугунов с содержанием 13... 16% Сг составляет 900"С, для чугунов с 20...30% Сг — 1200°С. Хромистые чугуны ЧХ34 обладают высокой коррозионной стой­костью в растворах различных солей и кислот. Износостойкость хромистых чугунов повышается дополнитель­ным легированием никелем, титаном, молибденом (ИЧХ2Н4, ИЧХЗТД, ИЧХ15М2). Хромистые чугуны имеют большую линейную (2,0...2,5%) и объемную (до 7%) усадку, склонны к горячим и холодным тре­щинам.

Никелевые чугуны с 0,5... 1,5 % Ni имеют перлито-цементитную матрицу, относятся к конструкционным материалам и ис­пользуются для изготовления деталей, работающих в условиях изнашивания в агрессивной газовой среде: поршневые кольца (ЧНХТ, ЧН1ХД), цилиндры тепловозных и судовых двигателей, зубчатые колеса (ЧН2Х). Литейные свойства никелевых чугунов с высоким содержани­ем никеля такие же, как и высоколегированных сталей: высокая склонность к усадочным дефектам, к горячим и холодным тре­щинам, к образованию плен и неметаллических включений.

В марганцевых чугунах, содержащих 5... 6 % Мп, при обыч­ных скоростях охлаждения структура формируется мартенситной, при 9... 10 % Мп структура состоит преимущественно из аустени-та и карбидов, графит в них может быть пластинчатый и шаро­видный. Марганцевые чугуны применяются, главным образом, как ан­тифрикционные и немагнитные материалы. Марганцевый аусте-нит склонен к наклепу, по сравнению с никелевым хуже обраба­тывается, поэтому припуски на обработку должны быть мини­мальными. Марганцевые чугуны имеют также низкие литейные свойства.

Алюминиевые чугуны используются главным образом как жаростойкий и износостойкий материал. Низколегированные чу­гуны с содержанием около 1 % А1 имеют перлито-ферритную мат­рицу с включениями шаровидного графита (ЧЮХШ). Среднелегированные чугуны содержат 5...9% А1, имеют ферритную мат­рицу с растворенным алюминием и включениями перлита, гра­фита и карбида железа. Высоколегированные алюминиевые чугу­ны содержат 20...30 % А1 (ЖЧЮ22Ш - чугаль; ЖЧЮ30 - пиро-фераль), имеют ферритную матрицу с включениями графита и карбидов. Для чугаля характерна высокая стойкость против раство­рения в расплавах алюминия, пирофераль имеет высокую износо­стойкость. Предельная рабочая температура этих сплавов 1100 °С. Алюминиевые чугуны имеют низкие литейные свойства.

Кремниевые чугуны являются окалино- и коррозионно-стой­кими. При содержании 5...6% Si (ЖЧС5) они в литом состоянии имеют ферритную матрицу и называются «силалом». При переходе к шаровидному графиту (ЖЧС5Ш) названные выше свойства повы­шаются как в воздушной среде, так и в среде генераторного газа.