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. Графитизациячугуна .

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.

---

Дата добавления: 2015-07-20