- •Матеріалознавство
- •Передмова
- •Умови роботи обладнання переробної промисловості
- •Розділ 1. Матеріалознавство. Особливості атомно-кристалічної будови металів
- •1.2. Метали, особливості атомно-кристалічної будови
- •1.3. Поняття про ізотропію і анізотропію
- •1.4. Алотропія, або поліморфні перетворення
- •1.5. Магнітні перетворення
- •Розділ 2. Будова реальних металів. Дефекти кристалічної будови
- •2.1. Дефекти кристалічної структури
- •2.2. Дислокація, її утворення та види
- •Розділ 3. Кристалізація металів. Методи дослідження металів
- •3.1. Механізм та закони кристалізації металів
- •3.2. Будова металевого злитку
- •3.3. Методи дослідження металів: структурні і фізичні
- •3.4. Визначення хімічного складу
- •3.5. Вивчення структури
- •3.6. Фізичні методи дослідження
- •Розділ 4. Загальна теорія сплавів. Будова, кристалізація і властивості сплавів. Діаграма стану
- •4.1. Поняття про сплави і методи їх отримання
- •4.2. Особливості будови, кристалізації і властивостей сплавів: механічних сумішей, твердих розчинів, хімічних сполук
- •4.3. Класифікація сплавів твердих розчинів
- •Розділ 5. Механічні та експлуатаційні властивості металів
- •5.1. Механічні властивості і способи визначення їх кількісних характеристик: твердість, в'язкість, втомна міцність
- •5.2. Експлуатаційні властивості
- •Розділ 6. Залізовуглецеві сплави. Діаграма стану «залізо – вуглець»
- •6.1. Залізовуглецеві сплави
- •6.2. Компоненти і фази залізовуглецевих сплавів
- •6.3. Структури залізовуглецевих сплавів
- •Розділ 7. СталІ. Класифікація і маркування сталей
- •7.1. Вплив вуглецю і домішок на властивості сталей
- •7.2. Призначення легуючих елементів та їх розподіл у сталях
- •7.3. Класифікація і маркування сталей
- •Розділ 8. Чавуни. Будова, властивості, класифікація і маркування чавунів
- •8.1. Класифікація чавунів
- •8.2. Будова, властивості, класифікація і маркування сірих чавунів
- •8.3. Високоміцний чавун із кулькоподібним графітом
- •8.4. Ковкий чавун
- •Розділ 9. Кольорові метали і сплави на їх основі
- •9.1. Титан і його сплави
- •9.2. Алюміній і його сплави
- •9.3. Магній і його сплави
- •9.4. Мідь і її сплави
- •Розділ 10. Пластмаси й їх класифікація, властивість і галузь застосування
- •10.1. Загальні відомості про пластмаси й їх класифікація
- •10.2. Термопластичні пластмаси
- •10.3. Термореактивні пластмаси
- •10.4. Синтетичні еластоміри, каучук, гума
- •Розділ 11. Деревина та її властивості
- •11.1. Загальні відомості
- •11.2. Будова дерев. Види деревини
- •11.3. Фізичні і механічні властивості деревини
- •11.4. Матеріали і напівфабрикати із деревини
- •Розділ 12. Скло. Властивості та застосування
- •12.1. Загальні відомості
- •12.2. Технологія отримання скла
- •12.3. Марки скла
- •12.4. Властивості скла
- •12.5. Види скла за призначенням
- •Протипожежне скло – армоване скло. Розділ 13. Практичне застосування матеріалів у харчовій і переробній промисловостЯх
- •13.1. Вироби з чорних та кольорових металів
- •13.2. Неметалеві матеріали в переробній промисловості
- •13.3. Екологічна небезпека матеріалів у переробній промисловості
- •Організація та методика проведення лабораторних робіт
- •Лабораторна робота 2 металографічний аналіз металів та сплавів
- •Лабораторна робота 3 вивчення структури сталей та чавунів
- •Лабораторна робота 4 вивчення мікроструктури кольорових металів та сплавів
- •Лабораторна робота 5 вивчення властивостей пластмас
- •Лабораторна робота 6 Вивчення властивостей деревини
- •6.2. Будова деревини
- •6.2.1. Макроструктура
- •6.2.2. Мікроструктура
- •6.3. Фізико-механічні властивості
- •6.3.1. Визначення вологості деревини прискореним методом
- •6.3.2. Визначення середньої густини деревини
- •6.3.3. Визначення граничної міцності за стискання
- •6.3.4. Визначення граничної міцності за згинання
- •6.4. Контрольні запитання для захисту роботи
Розділ 8. Чавуни. Будова, властивості, класифікація і маркування чавунів
8.1. Класифікація чавунів
Чавун відрізняється від сталі: за складом – більший вміст вуглецю і домішок; за технологічними властивостями – кращі ливарні властивості, мала здатність до пластичної деформації, майже не використовується в зварних конструкціях.
Залежно від розташування вуглецю в чавуні, розрізняють:
білий чавун – вуглець у зв'язаному стані у вигляді цементиту, в зламі має білий колір і металевий блиск;
сірий чавун – весь вуглець або більша частина знаходиться у вільному стані у вигляді графіту, а в зв'язаному стані міститься не більше 0,8 % вуглецю. Через велику кількість графіту його злам має сірий колір;
половинчастий – частина вуглецю знаходиться у вільному стані у формі графіту, але не менше 2 % вуглецю знаходиться у формі цементиту. Мало використовується в техніці.
Процес графітизації
Графіт – це поліморфна модифікація вуглецю. Оскільки графіт містить 100 % вуглецю, а цементит – 6,67 %, то рідка фаза й аустеніт за складом ближчі до цементиту, ніж до графіту. Отже, утворення цементиту з рідкої фази й аустеніту повинне протікати легше, ніж графіту.
З іншого боку, за нагрівання цементит розкладається на залізо і вуглець. Отже, графіт є стабільнішою фазою, ніж цементит.
Можливі два шляхи утворення графіту в чавуні.
За сприятливих умов (наявність у рідкій фазі готових центрів кристалізації графіту і дуже повільне охолодження) відбувається безпосереднє утворення графіту з рідкої фази.
У процесі розкладання цементиту, що утворився раніше. За температур вище 738 oС цементит розкладається на суміш аустеніту і графіту за схемою:
.
За температур нижче 738 oС розкладання цементиту здійснюється за схемою:
.
За малих швидкостей охолодження ступінь розкладання цементиту більший.
Графітизацію з рідкої фази, а також від розпаду цементиту первинного і цементиту, що входить до складу евтектики, називають первинною стадією графітизації (рис. 8.1).
Виділення вторинного графіту з аустеніту називають проміжною стадією графітизації.
Утворення евтектоїдного графіту, а також графіту, цементиту, що утворився в результаті, входить до складу перліту, називають вторинною стадією графітизації.
Структура чавунів залежить від ступеню графітизації, тобто від того, скільки вуглецю знаходиться в зв'язаному стані.
П+Ц
Рис. 8.1. Схема утворення структур при графітизації
Витримка за температури понад 738 oС приводить до графітизації надмірного цементиту, що не розчинився. Якщо процес завершити повністю, то за високої температури структура складатиметься з аустеніту і графіту, а після охолодження – з перліту і графіту.
У разі незавершеності процесу первинної графітизації, вище за температуру 738 oС, структура складається з аустеніту, графіту і цементиту, а нижче за цю температуру – з перліту, графіту і цементиту.
Під час переходу через критичну точку перетворення аустеніту в перліт і витримки за температури, що нижче критичної, відбудеться розпад цементиту, який входить до складу перліту (вторинна графітизація). Якщо процес завершений повністю, то структура складається з фериту і графіту, якщо процес не завершений – з перліту, фериту і графіту.