Микроструктура белого чугуна

⇐ ПредыдущаяСтр 15 из 34Следующая ⇒

Белые чугуны содержат углерод только в связанном виде – в виде цементита. Маркировка белых чугунов не установлена.

В соответствии с диаграммой состояния железо-цементит белый чугун может быть:

· доэвтектическим - 2, 14 - 4, 3 % С, структура перлит + ледебурит, рис.7.1;

· эвтектическим - 4, 3 % С, структура 100% ледебурита, рис.7.2;

· заэвтектическим -4, 3 %-6, 67 %С, структура – ледебурит+ цементит первичный (Fе₃С), рис7.3.

При охлаждении доэвтектического состава из жидкого состояния до линии ликвидус ВС никаких превращений не происходит. От температур линии ликвидус ВС до линии солидус ЕС кристаллизуется аустенит переменного состава, что приводит (при 1147°С) к увеличению содержания в жидком чугуне углерода до 4, 3% и эвтектическому превращению, при котором происходит одновременная кристаллизация из жидкости двух фаз - аустенита с концентрацией 2, 14% С и цементита, приводящая к образованию ледебурита. Дальнейшее охлаждение за счет выделения вторичного цементита в соответствии с линией ES сопровождается снижением содержания углерода в аустените до 0, 8% С, эвтектоидным превращением по линии PSK, в результате чего микроструктура доэвтектического белого чугуна ниже 727°С, состоит из перлита в виде темных участков, ледебурита в виде темных точечных перлитных включений на белом фоне цементита и вторичного цементита, который может быть в виде светлых отдельных включений и игл, и может сливаться с цементитом ледебурита (рис. 7.1). С увеличением содержания углерода в чугуне - количество ледебурита возрастает, а перлита уменьшается.

Рис.7.1. Схема микроструктуры доэвтектического белого чугуна. Ледебурит и перлит, *350

Рис.7.2. Схема микроструктуры эвтектического белого чугуна. Ледебурит, х350

Рис.7.3. Схема микроструктуры заэвтектического белого чугуна.

Ледебурит и первичный цементит, х350

Микроструктура эвтектического белого чугуна состоит из ледебурита, представляющего собой при температурах выше линии PSK (727°С) смесь аустенита и цементита (эвтектического и вторичного), а ниже - смесь перлита и цементита (рис.7.2).

Микроструктура заэвтектического белого чугуна состоит из крупных светлых пластин первичного цементита и ледебурита (рис.7.3).

В результате кристаллизации первичного цементита ниже линии DC диаграммы жидкий чугун обезуглероживается и при температуре 1147°С (линия ECF) с содержанием углерода 4, 3% затвердевает в эвтектику (ледебурит), которая при нормальной температуре представляет собой смесь перлита и цементита; с повышением содержания углерода в заэвтектическом чугуне количество первичного цементита возрастает, количество ледебурита уменьшается. Высокое содержание эвтектического, первичного и вторичного цементита в белом чугуне придает ему высокую твердость, хрупкость и износостойкость. Белый чугун очень плохо, обрабатывается режущим инструментом. Применяется при литье только износостойких отливок, не требующих обработки (шары для шаровых мельниц, прокатные валки, вагонные колеса с отбеленным ободом и некоторые другие). Белый чугун своим названием обязан матово-белому цвету излома.

Микроструктура серого чугуна

Серый чугун , как уже было отмечено, получается непосредственно в процессе кристаллизации из жидкого состояния при медленном охлаждении в литейных формах.

В структуре серого чугуна ледебурит отсутствует, а углерод находится в форме пластинчатого графита (в виде прожилок, лепестков, чешуек).

Металлическая основа (матрица) серого чугуна зависит от количества связанного углерода (цементита), оставшегося в структуре после графитизации.

а) б) в)

а – ферритный; б - ферритно-перлитный; в – перлитный

Рис.7.4.- Схемы микроструктур серых чугунов

Если связанного углерода почти нет, то металлическая основа -ферритная, если связанного углерода 0, 8% - перлитная, если меньше 0, 8% - феррито-перлитная . Соответственно и чугун называют ферритным, перлитным, феррито-перлитным (рис.7.4).

Пластинчатая форма графита в значительной степени разупрочняет металлическую основу и придает серому чугуну повышенную хрупкость.

Серый чугун – самый дешевый литейный сплав. Имеет высокую жидкотекучесть и малую усадку, что позволяет получать тонкостенные фасонные отливки. Хорошо обрабатывается резанием: дает мелкую сыпучую стружку, графит является твердой смазкой и уменьшает тем самым износ инструмента. Благодаря графиту, в сером чугуне быстро затухают механические колебания, в том числе звуковые, что позволяет уменьшить шум при работе оборудования. Чугун нечувствителен к надрезам на поверхности деталей (в отличие от стали).

Детали из чугуна изготавливают литьем с последующей обработкой резанием. Для получения структуры серого чугуна в отливке сплав должен содержать много кремния и углерода, но мало марганца, чтобы не образовался цементит.

ГОСТ 1412-85 включает 6 основных марок серого чугуна. Чугун – единственный сплав, в марке которого зашифрован не химический состав, а механические свойства. Например, марка СЧ12 означает: серый чугун с пределом прочности при растяжении 120 МПа (12 кг/мм²).

Серые чугуны применяют для изготовления деталей, работающих с небольшими нагрузками, в основном, на сжатие. Это - колонны, опоры, корпуса, станины, крышки, суппорты, зубчатые колеса, канализационные трубы, ванны, батареи.

⇐ Предыдущая 10 11 12 13 141516 17 18 19 Следующая ⇒