HomeЧугуны › Структура серых чугунов

Структура серых чугунов

Структура серых чугуновХарактерным признаком серых чугунов является присутствие в них графитных включений пластинчатой формы. Количество этих включений обычно столь значительно, что в изломе чугуна получается темный оттенок, почему он и получил название серого.

 

Естественно возникает вопрос о происхождении этого графита. Выше  было уже указано, что для объяснения происхождения графита существуют две теории, опирающиеся либо на двойную диаграмму состояний, либо на одинарную.

 

Согласно первой, графит может выделяться непосредственно из жидкого или твердого раствора при охлаждении по линиям графитной системы (фиг. 87): Е\’С (1,68-4.25)1 — эвтектической; ?\»S\’ (1,68-0,69) — выделение вторичного графита; P\’S\’K\’-эвтектоидной.

Таким образом, мы здесь должны были бы получать в структуре графитные эвтектику и эвтектоид, совершенно аналогичные ледебуриту и перлиту в цементитной системе. Но если графитная эвтектика иногда и наблюдается в серых чугунах, то эвтектоид обычно не наблюдается, а графит чаще всего имеет вид пластинок (чешуек), равномерно распределенных по всей металлической массе чугуна.

 

Следовательно, вид структуры серых чугунов не согласуется с диаграммой графитной системы, что отчасти и вызывает сомнения в ее правильности.

Но, с другой стороны, не подлежит сомнению факт, что графитизация может возникать непосредственно из растворов как твердого, так и жидкого, т. е. графит может в них кристаллизоваться, возникая из центров и разрастаясь с известной скоростью.

 

Как уже было замечено, вопрос о том, как на самом деле протекает процесс графитизации в чугунах, чрезвычайно сложен и до сих пор не разрешен окончательно. Объяснения о возникновении графита основываются как на непосредственном образовании графита из твердых и жидких растворов, так и на основании распадения предварительно образовавшегося цементита по реакции:

Fe3C = 3 FeT -f- С.

При этом Т-железо в присутствии углерода должно растворять его и образовывать аустенит; так что реакцию распадения правильнее написать так:

Ji^ = ^_Ау^ -г-Гр.1

Fe3C (FeT C)0_l 7

 

Не устанавливая, какой теории нужно отдать предпочтение, можно лишь констатировать, что графитизация, происходящая уже во время затвердевания чугуна, приводит к тому, что наряду с графитом остается металлическая масса — основа, представляющая аустенит большей или меньшей концентрации по углероду вплоть до 1,7%С. Эта концентрация зависит от факторов, способствующих графитизации, — скорости охлаждения и состава чугуна.

 

О них подробно будет сказано далее. Сейчас же отметим, что в зависимости от концентрации аустенита, получившегося после графитизации при его охлаждении до нормальной температуры, можно получить различную металлическую основу (наряду с графитом) и в связи с этой основой принято разделять серые чугуны на классы, микроструктуры последних трех классов серых чугунов приведены, где видны темные графитные пластинки (чешуйки), разбросанные на соответствующей металлической основе.

 

Условимся так обозначать графит как фазу или структурную составляющую, со структурой, знакомой по сталям. Что же касается класса цемен-тито-перлитного чугуна, то он в практике не имеет распространения, так как присутствие свободного (избыточного) цементита ухудшает свойства серого чугуна.

Структуру основной массы чугунов при нормальной температуре можно определить на шлифе соответствующим травлением. Что же касается графита, то он заметен просто на нетравленом, отполированном шлифе (как всякое неметаллическое включение) в виде темных включений самой разнообразной формы. Обычно он имеет форму

Концентрация Ау в % С случайных выделений, разбросанных кое-где, а обыкновенно располагается по всему шлифу как существенный структурный элемент.

 

Величина, форма и расположение графитных выделений разнообразны и оказывают существенное влияние на качество чугуна, поэтому на эти выделения прежде всего обращают внимание в практике. По форме графит бывает как прямолинейный, так и более или менее искривленный (завихренный).

 

По расположению же различают пластинки равномерно-рассеянные или залегающие гнездами (скоплениями), или в виде эвтектики (фиг. 111), причем в одних случаях графитные включения разобщены друг от друга, в других — соприкасаются и даже переплетаются между собой. Наконец, по величине (длине) чешуйки, попадающие на шлиф, могут быть также различными.

 

Для всесторонней характеристики серого чугуна по залегающему в нем графиту, в существующих стандартах (ГОСТ 3443-46) приведены шкалы для оценки по баллам пластинок графита в отношении их величины (длины), количества (процента занимаемой площади в структуре), степени изолированности друг от друга, конфигурации (отношения длины к толщине), прямолинейности (завихренности), по характеру распределения, по ориентации относительно осей первичных дендритов и т. п.

 

На фиг. 112 (1 — 8) приведен пример подобной шкалы микроструктуры графита при определенном увеличении ( X 100) для оценки пластинок графита по их длине соответственно восьми баллам: к баллу 1 (обозначаемому меткой Гг1) относятся пластинки длиной более 1000 мк; к баллу 2 (Гг2) — длиной от 500 до 1000 мк; к баллу 3 (ГгЗ) — от 250 до 490 мк и т. д. до балла 8 (Гг8) с пластинками менее 15 мк.

 

Имея подобный подбор микроструктур и для других характеристик, можно для всякого образца серого чугуна указать, к какому баллу нужно отнести залегающий в нем графит. Аналогично составлены в ГОСТ шкалы для балльной оценки чугуна и в отношении других структурных составляющих — перлита (по количеству и дисперсности) и фосфидной эвтектики (по количеству и характеру распределения, см. дальше).

 

Таким образом, пользуясь шкалами, приведенными в указанном ГОСТ, и соответствующими стандартными микроструктурами, можно дать всестороннюю и до некоторой степени количественную характеристику структуры серого чугуна, чем определяется в значительной мере и качество последнего.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.