29. Белые чугуны. Состав. Свойства. Применение.

Белые чугуны (БЧ)- в структуре кот. весь углерод присутствует в химически связанном состоянии в виде цементита Fе₃С.

Фазово-структурные превращения и микростр. БЧ описываются диаграммой состояния "Fe-Fе₃С", согласно которой они подразделяются на:

1. Доэвтектические (С<4.3%):

По линии ликвидус из жидкого раствора выделяются кристаллы аустенита (А);

При 1147°С первичная крист. заканч. с образ. эвтектики — ледебур. ауст. Л[А+Ц];

В интервале 1147...727°С из аустенита выделяется Ц(2);

При 727°С А->П[Ф+Ц].

В итоге первичной и вторичной кристаллизации образуется микроструктура, состоящая из трех структурных составляющих:

-перлита (крупные темные зерна),

-вторичного цементита (белая составляющая),

-ледебурита перлитного Л[П+Ц] (ячеистая составляющая, в которой на белом цементитном поле располагаются мелкие темные включения перлита).

2. Эвтектический (С=4,3%), Л состоит из одного ледебурита;

3. Заэвтектические (C>4,3%): Ц(1)+Л: из цементита первичного Ц, и ледебурита.

Отсутствие процесса графитизации:

Из БЧ можно получить отливки с высокой скоростью охлаждения (пр-с графитизации не успевает произойти) => отливки не большой массы.

Свойства:

1) Наличие в структуре БЧ большого количества твердого цементита (в П, Л и избыточного) делает их очень твердыми (НВ=4500...5500 МПа) и хрупкими.

2) Вследствие высокой твердости они хорошо сопротивляются износу, но очень плохо обрабатываются резанием, поэтому их применение ограничивается изготовлением лишь некоторых литых изделий, работающих на истирание и обычно не требующих дополнительной механической обработки.

3) Белый чугун имеет структуру перлит и цементит по всему сечению (или на боль­шую глубину), и, так правило, доэвтектический. При высокой износостойкости и твердости, но плохой обрабатываемости резанием белые чугуны имеют сильно сни­женные механические свойства и почти не применяются.

Применение:

1. Изделия min обработки резаньем;

2. Работающие в условиях повышенного износа

3. При min динамической и ударной нагрузке (мельничные шары);

4. Отливки не большой массы;

30. Графитизация. Причины. Влияние на структуру и свойства.

Реакция заключается в образовании графита при распаде цементита.

Температура 727^оС есть температура фазового равновесия А=Ф+Ц, а температура фазового равновесия А=Ф+Г выше (по экспериментальным данным при 738 °С), следовательно в интервале 738:—727 °С возможен распад аустенита не на феррито-цементитную смесь (перлит), а на феррито-графитную смесь.

В интервале 1147—1153°С образование из жидкости аустенито-цементитной смеси термодинамически неосуществимо, и в данных температурных условиях кристаллизации происходит с образова­нием аустенито-графитной смеси непосредственно из жидкости.

1153 °С — линия фазового равновесия L=А+Г.

Интенсивность процесса зависит:

1. От скорости охлаждения: Чем меньше скорость охлаждения, тем реакция графитизации протекает бастре. Образование графита из жидкости или аустенита — медленно протекающий процесс, так как работа образования зародыша графита велика и требуется значительная диффузия атомов углерода для образования кристаллов графита, также необходим и отвод атомов железа от фронта кристаллизации графита.

2. От химического состава: Введение различных добавок к чугуну может привести к возникнове­нию дополнительных центров кристаллизации графита, что способ­ствует в ряде случаев образованию графита - графитизатор.

В зависимости от полноты протекания реакции графитизации:

1. Реакция прошла полностью (содержание Si max, a Mn min). Скорость охлаждения большая и получается СЧ на ферритной основе.

2. Реакция прошла частично (содержание Si меньше, a Mn больше). Масса отливки меньше. Получается СЧ на ферритно-перлитной основе.

3. Реакция прошла в малой степени (содержание Si меньше, a Mn больше). Масса отливки меньше. Получается СЧ на перлитной основе.

Графит в чугунах может быть в четырех основных формах:

2. Пластинчатый графит - в обычном СЧ графит обра­зуется в виде лепестков;

3. Вермикулярный графит — в виде червеобразных прожилок;

4. Шаровидный графит - в современных так называемых высоко­прочных чугунах, выплавленных с присадкой небольшого количе­ства магния (или церия), графит приобретает форму шара.

5. Хлопьевидный графит - если при отливке получить БЧ, а затем, используя неустойчивость цементита, с помощью отжига разлагаем, графит приобретает компактную, почти равноосную, но не округлую структуру.

Преимущества перед сталью:

• наличие графита облегчает обрабатываемость резанием, делает стружку ломкой;

• хорошие антифрикционными свойствами даря смазывающему действию графита;

• наличие графитных выделений быстро гасит вибрации и резонансные колебания;

• чугун почти нечувствителен к дефектам поверхности, надрезам и т. д.