Графитизированные чугуны содержат углерод в виде графитовых выделений, форма которых определяет вид чугуна: пластинчатая - серый, хлопьевидная – ковкий, шаровидная – высокопрочный
.
Серый чугун получают на основе стабильной диаграммы Fe-C, в соответствии с которой эвтектическое превращение протекает с образованием графитной эвтектики, состоящей из кристаллов аустенита и графита пластинчатой формы. Для облегчения процесса графитизации в чугуны вводят кремний в количестве 1,0-3,5%. Из серых чугунов изготавливают отливки станин, различных кожухов, блоков цилиндров и др.
Ковкий чугун получают путем высокотемпературного (~950ОС) отжига отливок из белого чугуна, в течение которого происходит распад цементита с образованием аустенита и графита хлопьевидной формы. Ковкие чугуны отличаются высокой пластичностью (δ=8-10%), но их не подвергают ковке. Они применяются преимущественно для изготовления тонкостенных отливок (кожухи задних мостов автомобилей и др.), испытывающих динамические нагрузки.
Высокопрочный чугун получают путем введения магния перед разливкой чугуна в количестве 0,03-0,05%, приводящего к образованию шаровидного графита, что обеспечивает получение достаточно высокой пластичности (δ=8-10%). Из высокопрочных чугунов изготавливают ответственные детали массой до 15 тонн (станины, коленчатые валы и др.).
Практическая часть:
Таблица 1.
№ | Марка сплава, состояние | Описание структуры | Схема структуры | Примечание |
Сталь 20 (0,2% С) доэвтектоидная | Светлые зерна - феррит, темные - перлит. Феррит занимает большую часть шлифа | |||
Сталь 40 (0,4% С) доэвтектоидная | Светлые зерна - феррит, темные - перлит, количество структурных составляющих примерно одинаковое | |||
Сталь У8 (0,8% С) эвтектоидная | Перлит пластинчатый (при увеличении 300-500), видны пластинки феррита и цементита | |||
Сталь У8 после неполного отжига | Перлит зернистый (при увеличении 300-500), состоящий из светлых зерен феррита и цементита | |||
Сталь У12(1,2% С) заэвтектоидная | Перлит (черный) и сетка цементита вторичного (светлая) по границам бывших аустенитных зерен |
№ | Наименование дефекта | Описание структуры | Причина возникновения | Схема структуры |
Видманштеттова структура | Крупные зерна перлита, перерезанные пластинчатыми кристаллами феррита | - Перегрев стали (образуется крупное зерно ауйстенита) - Ускоренное охлаждение стали на воздухе | ||
Перегрев или пережог | Крупные зерна перлита и светлая сетка феррита по границам зерен | Нагрев до температур близких к состоянию линии солидуса | ||
Полосчатость | Зерна феррита и перлита вытянуты в строчки по направлению прокатки | Нити неметаллических включений образовавшиеся при кристаллизации обогащают металл кремнием, вытесняя углерод из этого слоя, облегчая возникновение феррита | ||
Обезуглероживание | Структура стали в сердцевине изделия - перлит, а в поверхностном слое - феррит | Обезуглероживание - процесс взаимодействия углерода, содержащегося в стали, с газовой атмосферой, сопровождающийся уменьшением концентрации углерода в поверхностных слоях | ||
Неметалл. включения | Оксиды, сульфиды и др. округлой или вытянутой формы, которые, являясь концентратами напряжения, повышают хрупкость стали |
Таблица 2.
|
Таблица 3.
|