Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


Ѕелые чугуны




Ѕелые чугуны образуютс€ при быстром охлаждении и их структура описываетс€ метастабильной диаграммой.

—труктура белых чугунов зависит от содержани€ углерода и они классифицируютс€ по структуре и содержанию углерода следующим образом: чугуны с содержанием углерода до 4,3% (левее точки —) называютс€ доэвтектическими, с содержанием углерода 4,3% (точка —) Ц эвтектическими, с содержанием углерода более 4,3% (правее точки —) Ц заэвтектическими.

 

Ёвтектический белый чугун. —плав 2.

 

¬ точке — при посто€нной температуре 1130∞— происходит кристаллизаци€ жидкости по реакции ∆сЃјF. ќбразующа€с€ смесь аустенита и цементита называетс€ ледебуритом и представл€ет собою пластины цементита со столбиками аустенита в них. ѕосле окончани€ кристаллизации сплав будет охлаждатьс€ далее. —одержание углерода в столбиках аустенита при охлаждении будет уменьшатьс€ по линии S≈. Ќа линии PSK аустенит будет содержать 0,8% (т.S) и распадаетс€ на перлит.

Ќиже линии –S  ледебурит будет состо€ть из пластин цементита и столбиков перлита в них. ѕример структуры ледебурита изображен на рис. 5.2.

 

–ис.5.2 ћикроструктура ледебурита (а) и ее схематическое изображение (б)

 

ƒоэвтектический белый чугун (сплав 1).

„уть ниже линии ј— (рис.5.2) в жидкости возникают и растут зародыши аустенита. ѕри произвольной температуре t состав аустенита определ€етс€ проекцией точки m, а жидкости Ц точки n на ось концентраций, то есть состав аустенита в процессе кристаллизации измен€етс€ по линии солидус ј≈, а состав жидкости Ц по линии ликвидус ј—.  оличество аустенита и жидкости при температуре t определ€етс€, как и . Ќа линии ≈—F происходит кристаллизаци€ ледебурита также как в сплаве 2. ѕосле окончани€ кристаллизации ледебурита сплав I состоит из зерен аустенита состава точки ≈ и ледебурита. ѕри дальнейшем охлаждении сплава содержание углерода в зернах аустенита уменьшаетс€ по линии S≈ и углерод, выход€щий на поверхность его зерен образует слой вторичного цементита. Ќа линии –S  в аустените останетс€ 0,8% — и аустенит распадетс€ на перлит. ѕревращени€ в ледебурите при охлаждении сплава I полностью совпадают с превращени€ми в сплаве 2. ѕосле окончани€ перлитного превращени€ сплав 2 охлаждаетс€ до комнатной температуры и структура доэвтектического сплава I состоит из перлита +цементита вторичного +ледебурита и имеет вид, изображенный на рис.5.3.

ј

–ис.5.3 ћикроструктура белого доэвтектического чугуна и ее схематическое изображение

 

«аэвтектический белый чугун. —плав 3.

÷I
Ќиже линии —ƒ (рис.3.1) в сплаве будет происходить кристаллизаци€ цементита первичного в виде пластин. ѕри произвольной температуре t состав жидкости определ€етс€ проекцией точки k на ось концентрации, то есть состав жидкости измен€етс€ по линии ликвидус —ƒ.  оличество жидкости и цементита первичного при температуре и . Ќа линии ≈—F происходит кристаллизаци€ ледебурита как и в эвтектическом сплаве 2. ¬се

дальнейшие превращени€ в ледебурите будут аналогичны превращени€м в эвтектическом сплаве 2 и конечна€ структура заэвтектического сплава 3 состоит из цементита первичного и ледебурита и изображена на рис.5.4

–ис.5.4 ћикроструктура белого заэвтектического чугуна и ее схематическое изображение

 

ѕрименение белых чугунов

¬ своей структуре белые чугуны содержат большое количество цементита, обладающего высокой твердостью, прочностью, хрупкостью и имеющего белый цвет, чем и обусловлен цвет и название белых чугунов. “ак, например, в сплаве 3 при комнатной температуре количество цементита в структуре равно . »з-за большого количества цементита в своей структуре белые чугуны обладают высокой твердостью, износостойкостью, хрупкостью и поддаютс€ обработке резанием только сверхтвердыми сплавами. Ѕелые чугуны примен€ют в основном в виде сло€ отбеленного чугуна на поверхности издели€, внутри которых кристаллизуетс€ серый чугун вследствии замедлени€ охлаждени€, например, прокатные валки. “акие издели€ имеют твердую износостойкую поверхность и более пластичную, в€зкую сердцевину.

Ѕелый доэвтектический чугун также используетс€ в виде заготовок среднего лить€, отжигаемых впоследствии на ковкий чугун.

 

—ерые чугуны

 

¬ серых чугунах часть углерода находитс€ в свободном состо€нии в виде стабильной фазы-графита и поэтому в серых чугунах кристаллизаци€ и структурообразование происход€т при медленном охлаждении по стабильной диаграмме железо-углерод. (рис. 3.5)

 

 

 
 
D|
       
 
∆ ∆+ј ∆+√
 
   
ј+√     ‘+√ ‘+ѕ+√ ѕ+√    

 


–ис 5.5. „асть стабильной диаграммы сплавов Fе Ц —, отражающа€ процессы кристаллизации и структурообразовани€ в серых чугунах.

 

Ќиже линии ј—¢ в жидкости происходит кристаллизаци€ аустенита, причем содержание углерода в жидкости измен€етс€ по линии ј—¢, а в аустените - по линии ј≈¢. » когда сплав I охладитс€ до линии ≈¢—¢F¢ оставша€с€ жидкость будет иметь состав —¢.

¬ сплаве 3 при медленном охлаждении ниже линии —¢ƒ¢ в жидкости будет происходить кристаллизаци€ графита в виде столбиков. »з-за различной плотности графита и жидкости столбики графита будут всплывать в верхнюю часть отливки и поэтому в структуре не наблюдаетс€. —одержание углерода в жидкости будет измен€тс€ по линии —¢ƒ¢ и когда сплав 3 охладитс€ до линии ≈¢—¢F¢ жидкость будет иметь состав точки —¢.

“аким образом, независимо от содержани€ углерода, жидкость на линии ≈¢—¢F¢ будет иметь состав точки —¢.

ѕри медленном охлаждении, немного ниже линии ≈¢—¢F¢ при посто€нной температуре в жидкости происходит совместна€

кристаллизаци€ аустенита и графита по реакции

√рафитовые включени€ кристаллизуютс€ в виде розеток с трем€, четырьм€ искривленными лепестками.

ѕосле окончани€ процесса кристаллизации ј¢ и √ сплав будет охлаждатьс€ далее, растворимость углерода в аустените уменьшаетс€ по линии ≈¢S¢, лишний углерод уходит из аустенита на ранее образовавшиес€ графитные включени€, наслаива€сь на них и увеличива€ их размеры. ѕри охлаждении сплава до линии –¢S¢ ¢ содержание углерода уменьшитс€ до 0,7% (т.S¢)

 

 

 

 

 

 

 

–ис. 5.6. ћикроструктура серого чугуна с крупнопластинчатым графитом и ее условна€ зарисовка; а Ц на ферритной основе, б Ц на феррито-перлитной основе, в Ц на перлитной основе.

 

ѕри очень малой скорости охлаждени€ или даже выдержки в интервале температур 738Е723∞— произойдет полное превращение аустенита в феррит и получитс€ ферритна€ металлическа€ основа с графитными включени€ми, то есть структура феррит+графит (рис. 5.6а) Ц серый чугун на ферритной основе, имеющий низкие механические свойства Ц малую выносливость и хрупкость.

ѕри большей, промежуточной, скорости охлаждени€ часть аустенита, наход€щегос€ около графитных включений при охлаждении в интервале температур между лини€ми –¢S¢ ¢ и –S , превратитс€ в феррит, а оставша€с€ часть аустенита, наход€ща€с€ дальше от графитовых включений, переохладитс€ ниже линии –S  и распадетс€ на перлит. ѕолучитс€ серый чугун на феррито-перлитной основе с графитовыми включени€ми (рис.5.6б), имеющий небольшие, но более высокие, чем предыдущий сплав, механические свойства.

ѕри большой скорости охлаждени€ превращение аустенита в феррит в интервале температур между лини€ми –¢S¢ ¢ и –S  произойти не успеет, аустенит переохладитс€ ниже линии –S , распадетс€ на перлит и получитс€ перлитна€ металлическа€ основа с графитными включени€ми, то есть структура перлит+графит (рис.5.6в). Ёто наилучший вид литейного серого чугуна, который может быть использован также как антифрикционный сплав дл€ подшипников скольжени€. “аким образом, при кристаллизации и структурообразовании серых чугунов независимо от содержани€ углерода в сером чугуне получаютс€ структуры, изображенные на рис. 3.6, из анализа которых можно сделать вывод о том, что металлическа€ основа серых чугунов похожа на структуру технического железа, доэвтектоидной и эвтектоидной стали и, следовательно, серые чугуны можно рассматривать, как стали с графитными включени€ми.

—ерые чугуны классифицируютс€ по типу металлической основы: на ферритные, феррито-перлитные, перлитные и по форме графитовых включений: серые чугуны с крупнопластинчатым графитом, серые чугуны с мелкопластинчатым графитом, высокопрочные чугуны с шаровидным графитом и ковкие чугуны с хлопьевидным графитом.

 

 

¬ли€ние примесей на кристаллизацию и структурообразование чугунов

 

 ремний об€зательно присутствует в чугунах и оказывает большое вли€ние на структуру и свойства чугунов.  ремний приводит к уменьшению растворимости углерода в аустените и смещению точек ≈¢ и —¢ на диаграмме влево тем сильнее, чем больше его содержание. —мещение эвтектической точки —¢ влево при наличии кремни€ приводит к тому, что доэвтектический чугун становитс€ заэвтектическим и при охлаждении жидкости в нем начнетс€ кристаллизаци€ не аустенита, а графита. ≈сли проводить модифицирование серого чугуна мелко раздробленным ферросицилием, его частицы, раствор€€сь локально обогащают расплав кремнием. Ёто приводит к по€влению большого числа более мелких графитных включений в структуре чугуна, то есть получаетс€ его структура с мелкопластинчатым графитом. “акой чугун обладает прочностью в 1,5Е2 раза выше прочности чугуна с крупнопластинчатым графитом. ќбычно содержание кремни€ в чугунах колеблетс€ в пределах 1,2Е3,5%. —ерые чугуны с крупнопластинчатым графитом и с мелкопластинчатым графитом называют собственно серыми и маркируют буквами —„, затем следует число, которое показывает среднее значение временного сопротивлени€ sв при раст€жении (кгс/мм2)

Ќапример —„18 Ц серый чугун sв=18 кгс/мм2

¬ысокопрочный чугун.

ƒл€ повышени€ прочности чугуна в него ввод€т небольшие добавки щелочных или щелочноземельных металлов, чаще всего магни€, при концентрации 0,03Е0,07%. ѕары магни€, обрабатыва€ расплав, способствуют кристаллизации графита в виде шариков, и получаетс€ чугун с шаровидным графитом. Ўаровидные графитные включени€ имеют минимальную поверхность раздела с металлической матрицей и не €вл€ютс€ такими сильными концентраторами напр€жений, как графитные включени€ в виде крупных и мелких пластин. Ёто обсто€тельство, а так же то, что магний, раствор€€сь в зернах и на их границах, измен€ет металл как легирующий элемент, приводит к повышению прочности чугуна, благодар€ чему он и получил свое название высокопрочный чугун (рис. 5.7).

¬ысокопрочные чугуны маркируют буквами ¬„, затем следуют числа. ѕервые числа показывают среднее значение временного сопротивлени€ sв при раст€жении (кгс/мм2), второе Ц относительное удлинение d (%), например, ¬„ 100-4 Ц высокопрочный чугун, sв= 100 кгс/мм2, d=4%.

а     б   в

 

–ис.5.7. ћикроструктура высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и ее условна€ зарисовка. а Ц на ферритной основе, б Ц на феррито-перлитной основе, в Ц на перлитной основе.

 

 овкий чугун

 

 овкий чугун получают из белого доэвтектического чугуна с содержанием углерода 2,5Е3% и кремни€ 0,8Е1,6% путем длительного (около 100 часов) графитизирующего отжига при температуре около 900-1000∞

÷ементит €вл€етс€ метастабильной фазой и при высокой температуре, в процессе выдержки, распадаетс€ на стабильные фазы аустенит и графит, который выдел€етс€ в виде комков и под микроскопом имеет хлопьевидную форму, т.е. получаетс€ ковкий чугун с хлопьевидным графитом (рис.5.8).

ѕо прочности ковкие чугуны занимают промежуточное положение между чугунами с мелкопластинчатым графитом и высокопрочными чугунами.

 

—труктура ковкого чугуна и его схематическое изображение приведена на рис. 5.8

 

 овкий чугун маркируют буквами  „, затем следуют числа. ѕервое число показывает среднее значение временного сопротивление sв при раст€жении (кгс/мм2), второе Ц относительное удлинение d (%), например,  „ 50-4 Ц ковкий чугун, sв=50 кгс/мм2, d=4%.

 

а     б   в

 

–ис.5.8. ћикроструктура ковкого чугуна с хлопьевидным графитом и ее условна€ зарисовка. а Ц на ферритной основе, б Ц на феррито-перлитной основе, в Ц на перлитной основе.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-01-29; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 699 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ќаглость Ц это ругатьс€ с преподавателем по поводу четверки, хот€ перед экзаменом уверен, что не знаешь даже на два. © Ќеизвестно
==> читать все изречени€...

2367 - | 1953 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.036 с.