Эвтектический белый чугун

С использованием диаграммы состояния системы Fе-Fе₃С проанализируем структурообразование белого эвтектического чугуна (сплав Х₁ на рис. 8.5) при кристаллизации расплава и последующих фазовых превращениях в твердом состоянии.

При охлаждении чугуна с 4,3 % С (точка С) по достижении эвтектической температуры (1147°С) кристаллизуется аустенито -цементитная эвтектика - ледебурит по реакции . Соотношение аустенита и цементита в ледебурите, согласно правилу рычага, равно примерно 50 : 50.

Структура ледебурита обычно состоит из хорошо выраженных эвтектических колоний (рис. 8.6, б). Каждая эвтектическая колония в ледебурите - это двухфазный бикристалл, сросток двух разветвленных кристаллов цементита и аустенита. Каждая эвтектическая колония растет из одного центра.

По окончании затвердевания эвтектического белого чугуна Х₁ (см. рис. 8.5) состав аустенита внутри ледебурита изменяется по линии ЕS и из обедняющегося углеродом аустенита в интервале температур от точки С до точки S выделяется вторичный цементит, который как самостоятельная структурная составляющая не виден.

При достижении температуры 727 °С (так же, как и в сталях) происходит эвтектоидный распад аустенита с образованием перлита: . Ледебурит после эвтектоидного (перлитного) превращения называют превращенным. Он состоит из перлита и эвтектического цементита, причем сам перлит состоит из феррита и эвтектоидного цементита.

Таким образом, при металлографическом анализе при комнатной температуре мы имеем дело только с превращенным ледебуритом. Двухфазное строение перлита в колониях превращенного ледебурита обычно при средних увеличениях не выявляется, и темные включения в превращенном ледебурите (см. рис. 8.6, б) выглядят как при- надлежащие одной фазе, хотя в действительности они являются эвтектоидной смесью феррита и цементита.

Рисунок 8.6 - Микроструктура доэвтектического (а), эвтектического (б) и заэвтектического (в) белого чугуна

Доэвтектические и заэвтектические белые чугуны

Структурообразование заэвтектического (сплав Х₂ на рис. 8.5) и доэвтектического (сплав X₃ на рис. 8.3) белых чугунов отличается от рассмотренного выше структурообразования эвтектического чугуна только тем, что перед эвтектической кристаллизацией ледебурита при температурах ниже точек 3 и 5 протекает кристаллизация первичного цементита и аустенита соответственно.

Первичный цементит кристаллизуется в форме пластин. Попадание пластины первичного цементита своей большей плоскостью в плоскость шлифа - это, естественно, чрезвычайно редкий случай. Произвольные сечения пластин первичного цементита на шлифе имеют вид узких светлых полос (рис. 8.6, в).

Первичный аустенит кристаллизуется в виде дендритов с округлыми ветвями. На рис. 8.6, а большие темные округлые участки - это дендритные ячейки (сечения ветвей дендритов) первичного аустенита. После первичной кристаллизации аустенита происходит эвтектическая кристаллизация ледебурита. Дендриты первичного аустенита, превратившиеся в перлит, сохраняют свои первоначальные очертания и поэтому соответствующую структурную составляющую называют превращенным аустенитом. Двухфазное строение превращенного аустенита на шлифе не всегда выявляется.

Таким образом, при комнатной температуре в доэвтектическом белом чугуне можно увидеть две структурные составляющие: первичный превращенный аустенит и превращенный ледебурит. А в заэвтектическом белом чугуне - первичный цементит и превращенный ледебурит.

В заключение следует заметить, что, независимо от сочетания структурных составляющих, как стали, так и белые чугуны при комнатной температуре состоят из одних и тех же двух фаз - феррита и цементита.