Диаграмма состояния железо -- графит (стабильное равновесие) - Характеристика и структурные методы исследования металлов

Образование стабильной фазы графита в чугуне может происходить в результате непосредственного выделения его из жидкого (твердого) раствора или вследствие распада предварительно образовавшегося цементита. Процесс образования в чугуне (стали) графита называют Графитизацией.

Диаграмма состояния стабильного равновесия показана на рис. (штриховые линии соответствуют выделению графита, а сплошные -- выделению цементита).

В стабильной системе при температурах, соответствующих линии C'D', кристаллизуется первичный графит. При температуре 1153 °С (линия E'C'F') образуется графитная эвтектика: аустенит + графит.

По линии E'S' выделяется вторичный графит, а при температуре 738 °С (линия P'S'K') образуется эвтектоид, состоящий из феррита и графита.

Вероятность образования в жидкой фазе (или аустените) метастабильного цементита, содержащего 6,67 % С, значительно больше, чем графита, состоящего только из атомов углерода. Графит образуется при очень малой скорости охлаждения, когда степень переохлаждения жидкой фазы невелика.

Ускоренное охлаждение частично или полностью прекращает кристаллизацию графита и способствует образованию цементита. При охлаждении жидкого чугуна ниже 1147 °С образуется цементит.

В жидком чугуне присутствуют различные включения (графит, Si02, А1203 и др.).( Для ускорения процесса графитизации из жидкой фазы в чугун нередко вводят так называемые модификаторы, образующие добавочные центры кристаллизации). Эти частицы облегчают образование и рост графитных зародышей. При наличии готовых зародышей процесс образования графита может протекать и при температурах, лежащих ниже 1147 °С. Этому же способствует легирование чугуна Si, который вызывает процесс графитизации.

Графит, образующийся из жидкой фазы, растет из одного центра и, разветвляясь в разные стороны, приобретает форму сильно искривленных лепестков (рис. 88, б). В плоскости шлифа графит имеет вид прямолинейных или завихренных пластинок, которые представляют собой сечения графитных лепестков (рис. 88, в). Если в процессе кристаллизации образуется цементит (первичный или эвтектический), то при определенных условиях возможен его распад с образованием аустенита и графита.

При последующем медленном охлаждении возможно выделение графита из аустенита и образование эвтектоидного графита в интервале температур 738--727 °С.

Основная масса графита в серых чугунах образуется в период кристаллизации из жидкой фазы. Графит, возникающий при распаде аустенита, не образует самостоятельных выделений, а наслаивается на имеющиеся графитные включения, увеличивая их размеры. Если аустенит переохлажден до температуры ниже 727 °С, то распад происходит с выделением ферритно-цементитной структуры. Если чугун, в котором углерод находится в виде цементита, подвергнут длительному нагреву при высоких температурах, в нем также протекает процесс графитизации, т. е. распад цементита на графит и феррит при температурах ниже 738 °С или на графит и аустенит при более высокой температуре.

Похожие статьи




Диаграмма состояния железо -- графит (стабильное равновесие) - Характеристика и структурные методы исследования металлов

Предыдущая | Следующая