Материаловедение. Барышев Г.А. - 35 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Лекция 7
ЧУГУНЫ
1. РАЗНОВИДНОСТИ ЧУГУНОВ
Чугуны отличаются от сталей более высоким содержанием углерода, по технологическим свойствам – лучшими литей-
ными свойствами, малой способностью к пластическим деформациям, экономически чугун дешевле стали.
Белый чугун – в нем весь углерод находится в связанном состоянии в виде Fe
3
C (белый доэвтектический, белый эвтек-
тический, белый заэвтектический). Белым чугун называют по виду излома – кристаллический, блестящий.
Серый чугун, в котором значительная часть углерода находится в свободном состоянии в виде графита (пластинчатый).
Пластинчатая форма (готовые трещины) ухудшает механические свойства при растяжении. Разработаны методы плавки, при
которой изменяется форма графитовых включений (в виде червячков) – вермикулярный графит. Механические свойства
вермикулярного графита выше, чем у серого чугуна.
Высокопрочный чугун, в котором весь углерод находится в виде сферических (глобулярных) частиц. Шаровидный гра-
фит. Механические свойства высокие. Ковкий чугун получают отжигом отливок из белого чугуна. В нем графит находится в
виде хлопьев (углерод отжига).
2. ПРОЦЕСС ГРАФИТИЗАЦИИ
В некоторых чугунных сплавах часть углерода или весь углерод может существовать в свободном состоянии в виде
графита (рис. 1).
Структура графита слоистая: расстояние между атомами углерода в плоскости 1,42 Ǻ, между плоскостями – 3,4 Ǻ. Дей-
ствуют связи ковалентные и Ван-Дер-Ваальса. По этой причине только один электрон из четырех валентных поступает в
электронный газ, поэтому графит обладает таким свойством, как электропроводность.
Следует отметить, что смеси А + Г, А + Ц имеют различный ход свободных энергий: F
А + Ц
> F
А + Г
. Они пересекают F
L
в
двух точках: F
А + Ц
– в точке 1147 °С, F
А + Г
– в точке 1153 °С (рис. 2).
Смесь А + Г термодинамически более устойчива, чем А + Ц. Поэтому, если через эвтектику провести соответствующую
линию, то она будет на 6 °С располагаться выше линии СDF (А + Ц) (рис. 3).
Это же относится и к эвтектоидной точке S, где А → Ф + Ц (727 °С), т.е. S', где А → Ф + Г (738 °С). Поэтому диаграмма,
приведенная на рис. 3, показывает два равновесия: в системе А + F (Ф + Г) – стабильная диаграмма; в системе А + Ц (Ф + Ц)
– метастабильная диаграмма.
Рис. 1. Кристаллическая
структура графита
Рис. 2. Изменение свободной энергии
жидкого сплава (F
ж
) и смеси
аустенит + цементит (F
А
+ F
Ц
) и
аустенит + графит (F
А
+ F
Г
)
с изменением температуры
Рис. 3. Диаграмма состояния Fe–C
(сплошные линии – образование цементита, пунктирные – графит)

Страницы