Перейдем к рассмотрению структуры и свойств чугунов, которые, могут быть разделены на два класса:
1) белые чугуны, не содержащие графита;
2) чугуны с графитом, которые в свою очередь могут быть подразделены на два вида:
а) серые, литейные чугуны; б) ковкие чугуны.
Приступая к рассмотрению этих сплавов, следует прежде всего сделать такую же оговорку относительно состава, как и в сталях. Чугуны как белые, так и серые, и ковкие относим условно к системе простых сплавов Fe — С и изучение их основываем на диаграмме системы двойных сплавов Fe — С; но в практике технические чугуны содержат всегда указанные нормальные примеси Si, Mn, S и Р и притом обыкновенно в гораздо больших количествах, чем сталь.
Особенно это касается кремния и марганца, которые, как увидим дальше, имеют иногда весьма существенное влияние на качество чугуна и потому должны обязательно присутствовать в большем или меньшем количестве.
Таким образом, технические чугуны по существу являются уже сложными сплавами, в которых, кроме Fe и С, нужно учитывать в качестве компонентов и некоторые иные элементы. Однако ввиду того, что основой для изучения чугунов все же является диаграмма системы Fe — С, будем сначала рассматривать чугуны как простые (двойные) сплавы Fe -С, отмечая особо влияние прочих элементов лишь в тех случаях, когда это является существенным.
Превращения и структуры в белых чугунах при высоких и нормальной температурах: Согласно сказанному выше, в белых чугунах, содержащих более 1,7%1 углерода, затвердевание заключается в первичных превращениях:
Получаемая при этом непосредственно ниже солидуса первичная структура наглядно показана на схеме фиг. 96 и состоит из ледебурита с избыточным цементитом в заэвтектических чугунах (содержащих более 4,3% С) и из того же ледебурита с избыточным аустенитом в доэвтектических (с меньшим, чем 4,3% С). Эта первичная структура, как видно их схемы, не изменяется при охлаждении вплоть до нормальной температуры, несмотря на то, что в чугунах, как и в сталях, происходят вторичные превращения.
Очевидно, что эти превращения имеют место внутри тех участков структуры чугуна, которые являются аустенитными; на общую же конфигурацию первичной структуры и взаимное расположение в ней фаз они не оказывают влияния.
Вот почему, рассматривая структуру белых чугунов при нормальной температуре, мы видим ту же картину распределения фаз, что и непосредственно после затвердевания, т. е. первичную структуру; только всегда следует помнить, что, участки аустенита (избыточного и входящего в ледебурит) сохраняют при нормальной температуре лишь свои внешние очертания; внутри же их при атмосферной температуре имеется уже продукт распадения аустенита, т. е. перлит с избыточным цементитом.
показаны микроструктуры белых чугунов с различным содержанием углерода при нормальной температуре; в них везде как непременная структурная составляющая наблюдается ледебурит, имеющий вид смеси цементита (светлый основной фон) с распавшимся аустенитом (темные кружочки и пластинки, рассеянные на светлом цементите).
Такой же распавшийся аустенит наблюдается также и на избыточных (темных) участках, содержащихся в большем или меньшем количестве в доэвтектических чугунах.
Нетрудно видеть, что количество этих участков избыточного распавшегося аустенита или количество ледебурита может быть определено для всякого чугуна по правилу отрезков.
Из сказанного следует, что и здесь можно решать обратную задачу, т. е. при, заданной структуре и неизвестном содержании углерода определять этб содержание. Для этого определяем (на глаз) по структуре, какую часть всей площади занимает эвтектика и берем такую же часть от 2,6% G; это число (соответствующее отрезку Ец, на диаграмме) нужно прибавить к 1,7%. так как отсчет мы вели от точки Е, отвечающей 1,7% С. Полученное число будет указывать содержание углерода в чугуне.
Например, по структуре фиг. 104, если бы мы не знали, сколько углерода в этом чугуне, можно было бы определить его следующим образом.
Количество эвтектики по фигуре (на глаз) составляет примерно 4/6 всей структуры; взяв 4/5 от 2,6, получим 2,1; прибавив к 1,7, получим 2,1 + 1,7 = 3,8% С, т. е. состав, близкий к 4% С.
Конечно и в этих случаях точность определения небольшая, и данные получатся лишь ориентировочные. Строение малоуглеродистого чугуна, близкого по содержанию углерода к точке Е. В структуре таких чугунов, содержащих около 2% G (фиг. 106), не замечаете», участков ледебурита, что и дает основание принимать за предельную точку насыщения аустенита 2% С вместо 1,7%.
Однако на этом не всегда можно основываться, так как ледебурит встречается иногда и при меньшем содержании углерода, чем 2%. Отсутствие же такового в некоторых случаях можно объяснить явлением коалесценции, при которой участки аустенита из ледебурита «сливаются» с окружающим избыточным аустенитом, а цементит из ледебурита коалесцирует в сплошную однородную массу и таким образом вместо ледебурита виден один цементит. Такой коалесцированный цементит обычно в структуре залегает широкими площадками подобно ледебуриту.
Так как коалесценция особенно легко происходит при небольших количествах эвтектики, то в малоуглеродистых (1,7—2,0% С) чугунах часто наблюдается отсутствие ледебурита.
