Главная | Обратная связь

Первинна кристалізація білих чавунів

На частині діаграми стану залізо — цементит (мал. 136) показані характерні білі чавуни, відзначені цифрами температури їхнього перетворення; праворуч від діаграми схематично представлені криві охолодження цих сплавів.

Рис. 136, Права частина діаграми стану Fe-Fe₃С і криві охолодження сплавів

Сплав I -I — доевтектичний білий чавун (<4,3 % С). В інтервалі температур t_l—t₂ з рідкої фази виділяються кристали аустеніту. В міру охолодження рідка фаза збагачується вуглецем. Концентрація вуглецю в ній змінюється по лінії ліквідусу ВС. При температурі t₂ (1147⁰С) частина рідкого сплаву, що залишилася, досягає концентрації 4,3 % C (евтектична точка С). Рідкий сплав затвердіває при постійній температурі 1147°С з утворенням евтектики (ледебуриту), що складає з аустеніту складу 2,14 % С і цементиту Ц:

Ж.с_4.3→А_2.14+Це. (47)

Безпосередньо після затвердіння білий доевтектичний чавун має структуру: аустеніт+ ледебурит (А + Це), чи А +Л.

Сплав II-II — евтектичний білий чавун (4,3 % С). Цей сплав цілком кристалізується при эвтектической температурі 1147 ⁰С з утворенням евтектики — ледебуриту:

Ж.с_4.3→А_2.14 + Це. (48)

Отже, безпосередньо після затвердіння структура эвтектического чавуна буде складатися тільки з эвтектики (А + Це), чи Л.

Сплав III-III — заевтектичений білий чавун (>4,3 % C). В інтервалі температур t₁—t₂ з рідкого сплаву виділяються кристали цементиту, що називають первинним цементитом і позначають Fe₃C₁ чи Ц₁. У процесі виділення з рідкого сплаву первинного цементиту рідкий сплав збіднюється вуглецем по лінії ліквідусу DC. Після досягнення температури крапки t₂(1147°С) рідка частина сплаву эвтектического складу (4,3 %C) кристалізується з утворенням tвтектики — ледебуриту:

Ж.c_4.3.3→А_2.14 + Це (49)

Безпосередньо після закінчення кристаллизаи структура заэвтектического білого чавуна буде складатися з первинного цементиту і ледебуриту, чи Ц₁ +Л.

Вторинна кристалізація білих чавунів

При охолодженні нижче температури 1147 ⁰С структура чавунів змінюється в такий спосіб.

При зниженні температури від 1147 до 727 °С предільнаа концентрація вуглецю в аустеніті зменшується відповідно до лінії ES від 2,14 до 0,8 %. У цьому температурному інтервалі аустеніт збіднюється вуглецем утвориться високовуглецева фаза — цементит втори нний, чи Fe₃C₁₁.

Оскільки у всіх чавунах після закінчення криста. лизании мається аустеніт, те усі вони в інтервалі температур від 1147 до 727 ⁰С перетерплюють фазове перетворе ння з утворенням вторинного цементиту.

Після охолодження до 727 °С структура чавунів буде наступної:

доевтектичний чавун А_0.8 + Ц₁₁ + Л (А_0.8 + Ц₁₁ + Це); евтектичний чавун: Л (А_0.8 + Ц₁₁ + Це); заевтектичний чавун: Ц₁ + Л (А_0.8 + Ц₁₁ + Це).

При 727 °С відбувається эвтектоидное превращени аустенпта: A_0.8→Ф_0.025+ Ц з утворенням перліту Отже, весь наявний у чавунах аустеніт перетворюється в перліт.

Нижче 727 °С структура чавунів буде наступною:

доевтектический чавун: П + Ц₁₁ + Л (перетворений ледебурит); евтектичний чавун Л (перетворений ледебурит); заевтектичний чавун Ц₁+ Л (перетворений ле-дебурит).

Перетворений ледебурит відрізняється від ледебуриту, що існував при температурах вище 727 °С, тим, що аустеніт, що містився в ньому, перетворився в перліт. Отжен, перетворений ледебурит складається з перліту і цементиту.

Мікроструктура доевтектичого чавуна показана на мал. 137, а (альбом, з 11). Великі темні ділянки —це перліт, що утворився зі структурно-вільного аусте-нита. Інша частина структури — ледебурит перетворений, що складається з цементиту (світле поле) і перліту (темні ділянки). При мікроскопічному дослідженні білих чавунів, особливо таких, у яких багато ледебуриту, розрізнити в структурі вторинний цементит практично неможливо, тому що він зливається з евтектичним цементитом.

Структура евтектичного і заэвтектического чавунів представлена на мал. 137, б, у (альбом, з 11). У евтектиці (ледебуриті) більш половини її кількості приходиться на цементит — тверду, тендітну фазу. Первинний цементит виділяється при кристалізації у виді великих світлих кристалів пластинчастої форми.

Таким чином, у білих чавунах обов'язкової структурної складової є ледебуритная эвтектика, що відрізняється великою крихкістю. Евтектика робить чавун тендітним. Чим більше вуглецю в чавуні, тим більше в структурі эвтектики і тим більше тендітним є чавун. Найбільш тендітний заэвтектический чавун, що містить крім ледебуриту великі тендітні кристали первинного цементиту.