Влияние легирующих элементов на структуру шва проявляется в изменении процесса эвтектического и эвтектоидного превращения. Повышение содержания элементов графитизаторов (Al, Ti,Ni, Co, Cu, P) в чугуне облегчает образование графита, а введение в него карбидообразующих элементов(W, V, Mo, Cr, Mn), наоборот, замедляет или совсем подавляет выделение графита.
С увеличением содержания углерода меняется структура металлической основы чугуна (ледебуритная основа металла характерна для сплава с 3,05 % углерода, а феррито-перлитная – для сплава с содержанием углерода около 6,2 %) и развивается процесс графитизации (от мелкодисперсного графита при 3,0-3,5 % С до эвтектических выделений графита при 4,15 % С). В результате снижается твердость и прочность чугуна.
Кремний обладает сильной графитизирующей способностью при содержании до 3,5 %, которая усиливается с увеличением содержания углерода, а также уменьшает растворимость углерода в жидком и твердом сплавах, повышает критические точки.
Алюминий действует на графитизацию сильнее, чем кремний, уменьшает общее содержание углерода в чугуне. При содержании алюминия около 1 % наблюдается междендритный точечный и мелкий (на отдельных участках - крупный) хлопьевидный графит; при содержании 3-5 % преобладает хлопьевидный графит, основой является феррит и ξ-фаза.
Никель оказывает графитизирующее действие, но в два раза меньшее,чем кремний; уменьшает глубину отбеливания и делает чугун менее чувствительным к скорости охлаждения. При содержании никеля до 1 % графит имеет шаровидную и точечную форму (основа - ледебурит). При содер-жании никеля в шве более 5 % в структуре наблюдается мелкий хлопьевидный графит.
Медь действует на графитизацию умеренно, снижает растворимость углерода в жидком металле, препятствует образованию карбидов. При содержании ее 0,5-0,6 % наблюдается мелкий хлопьевидный и точечный графит, а при содержании в шве 9-10 % медная и железистая фазы расслаиваются.
Молибден не оказывает влияние на форму графита в чугуне и в количестве до 1,5 % графит имеет междендритную точечную и розеточную форму. С увеличением содержания молибдена в наплавленном металле процесс графитизации снижается и при содержании около 14 % практически полностью подавляется.
Хром способствует измельчению графита (при содержании его в шве до 0,5 %). При введении в шов 1 % хрома в структуре появляется большое количество перлита, а при содержании хрома около 5 % - графитизация полностью подавляется.
Ванадий является сильным карбидообразующим элементом, при содержании его в количестве 1 % увеличивается количество ледебурита, а при содержании 3 % - процесс графитизации прекращается.
Титан связывает углерод, измельчает пластины графита. При содержании в металле до 2 % титана происходит исчезновение пластинчатого графита и небольшое увеличение содержания мелкого шаровидного графита.
Марганец повышает степень графитизации при низком содержании углерода, при повышении количества углерода степень графитизации снижается. При содержании в шве марганца около 1 % уменьшается количество первичного графита. При введении в металл шва более 1,5 % марганца увеличивается количество перлита, при введении в метал более 2,2 % в основе кроме перлита появляются участки сорбита и феррита.
Контрольные вопросы
1. Какое влияние оказывает графит на механические свойства чугуна?
2. Опишите фазовые превращения в чугунах в соответствии с диаграммой состояния
3. Какими факторами определяется кристаллизация чугуна?
4. Какое влияние на структуру чугуна оказывает скорость охлаждения?
5. Как влияет состав чугуна на формирование структуры?
6. При каких условиях можно получить качественное сварное соединение:
· при дуговой сварке?
· при электрошлаковой сварке?
· при контактной сварке?
7. Какие факторы влияют на превращения в околошовной зоне сварных соединений чугунов?
8. Какие структурные превращения наблюдаются на участке неполного расплавления?
9. Дайте характеристику структурных превращений на втором участке ОШЗ.
10. Как изменяется структура на участке неполной перекристаллизации ОШЗ?
11. Дайте характеристику участка графитизации.
12. Какое влияние оказывает содержание углерода на формирование структуры основы чугуна?
13. Какие легирующие элементы способствуют измельчению графита?
14. Какие легирующие элементы приводят к подавлению процесса графитизации в чугунах?
15. Какие легирующие элементы повышают степень графитизации в чугунах?