Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Краткие теоретические сведения. Чугуны – это железоуглеродистые сплавы, содержащие свыше 2,14 % С



Чугуны – это железоуглеродистые сплавы, содержащие свыше 2,14 % С. Кроме железа и углерода в чугунах присутствуют другие элементы – примеси (Мn, Si, Р, S). Железо и углерод образуют в чугу­нах фазы: аустенит, феррит, цементит, механические смеси: перлит, ле­дебурит. Применяя специальный отжиг, в структуре чугунов получают графит. Первые четыре структуры мы рассмотрели при изучении сталей.

Ледебурит – механическая смесь (эвтектика), состоящая из зе­рен аустенита или перлита с цементитом, образующаяся непосредст­венно из жидкой фазы при ее охлаждении до температуры 1147 °С. При температурах выше 727 °С структура ледебурита представляет механи­ческую смесь аустенита и цементита. При температурах ниже 727 °С – смесь перлита и цементита. Ледебурит очень твердая (НВ 700) и хрупкая структура, т. к. в ее составе много цементита. После травления ледебурит виден в микроскопе в виде светлых участков цементита с темными пятнами перлита.

Графит – это химически чистый углерод. Он имеет гексагональ­ную решетку и низкие механические свойства, поэтому с точки зре­ния прочности в металлических структурах чугунов графитные включения можно рассматривать как пустоты. Вместе с тем графитные включения в чугунах играют и опреде­ленную положительную роль: улучшают обрабатываемость чугуна резанием, его износостойкость и антифрикционность, выпол­няя функцию своеобразной «сухой смазки». Кроме того, графитовые включения повышают демпфирующую спо­собность сплава, т. е. способствуют гашению вибраций.

Микроструктура белых чугунов. В белых чугунах весь углерод находится в связанном состоянии, т. е. в виде цементита (Fе3С). Белый чугун, в зависимости от содержания углерода, разделяется на доэвтектический (от 2,14 до 4,З % С), эвтектический (4,З % С) и заэвтектический (от 4,3 до 6,67 % С).

Микроструктура доэвтектического белого чугуна после полного охлаждения (рис. 8.1) имеет структуру: ледебурит + перлит + вторичный цементит.

  Рисунок 8.1 – Правая часть диаграммы состояния Fе-С

Вторичный цементит выделяется из аустенита, содер­жащего при 1147 °С 2.14 % С. В белых чугунах с низким содержанием углерода (близким к 2,14 %) вто­ричный цементит выявля­ется достаточно четко, т. к. в них ма­ло ледебурита. С увеличением содержания углерода вторичный цементит в структуре сливается с цементитом ледебурита. Можно считать, что структура таких доэвтектических белых чугунов состоит из ледебурита и перлита (рис. 8.2 а).



 

а) х450 б) х450 в) х100  
Рисунок 8.2 – Микроструктура доэвтектического (а), эвтектического (б) и заэвтектического (в) чугунов

 

Микроструктура эвтектического белого чугуна состоит только из ледебурита, образующегося при 1147 °С при эвтектической кристаллизации жидкого сплава с содержанием 4,3 % С (рис. 8.1). При температурах выше 727 °С эвтектика состоит из цементита (эв­тектического и вторичного) и аустенита. При температуре 727 °С аустенит с содержанием 0,8 %С превращается в перлит. Таким образом, после полного охлаждения ледебурит состоит из цементита и перлита (рис. 8.2 б).

Микроструктура заэвтектического белого чугуна (рис. 8.1) состоит из ледебурита и первичного цементита (рис. 8.2 в).

Микроструктура серых чугунов. Химический состав серых чугу­нов отличается повышенным содержанием кремния. При рассмотрении в микроскоп нетравленого микрошлифа серого чугуна хорошо видны включения пластинчатого графита (рис. 8.3 а). На величину и расположение включений графита оказывает влияние химический состав чугуна, скорость охлаждения, температура и время выдержки расплавленного чугуна перед отливкой. Так, например, с увеличением скорости охлаждения расплав­ленного чугуна пластинки графита становятся более мелкими (см. атлас микроструктур).



Металлическая основа в серых чугунах, в зависимости от свя­занного углерода, может быть ферритной, феррито-перлитной и перлитной (рис. 8.4).

а) х2000 б) х200 в) х 200  
Рисунок 8.3 – Микроструктура серого перлитного (а), ковкого ферритного (б) и высокопрочного феррито-перлитного (в) чугунов

 

 

 

Рисунок 8.4 – Форма графитовых включений и металлическая основа серого, ковкого и высокопрочного чугунов

 

Микроструктура ковких чугунов. Ковкий чугун получают из белого чугуна с помощью специального графитизирующего отжига при температурах 950-1000 °С. В результате такого отжига цементит (Fе3С), как метастабильная фаза, распадается на аустенит и графит (углерод отжига). Графит в ковком чугуне образуется в виде хлопьевидных включений, кото­рые хорошо видны в микроскоп (рис. 8.3 б).

Металлическая основа ковкого чугуна может быть ферритной, ферритно-перлитной, перлитной (рис. 8.4) в зависимости от режимов графитизирующего отжига. В соответствии с этим, различают ков­кий чугун ферритный, феррито-перлитный и перлитный (см. атлас микроструктур). В процессе графитизирующего отжига белого чугуна изменяют­ся и механические свойства. Ковкий чугун по сравнению с белым обладает большей пластичностью и прочностью.

Микроструктура высокопрочных чугунов. Придание графитным включениям округлой (шаровидной) формы (рис. 8.3 в) снижает кон­центрацию напряжений перед включениями, способствует повышению прочности чугуна. Такой формы графита добиваются путем модифицирования – введения в расплавленный чугун пыли магния (0,03-0,7 % от веса чугуна).



Металлическая основа высокопрочных чугунов включает те же типы структур, что и в случае ковких и серых чугунов (рис. 8.4). Соответственно и названия: ферритный, феррито-перлитный и перлитный высокопрочные чугуны (см. атлас микроструктур).

 

Задание

1. Изучить по атласу микроструктуры доэвтектического, эвтек­тического и заэвтектического белых чугунов в равновесном состоянии.

2. Изучить по атласу микроструктуры ковкого, серого и высокопроч­ного чугунов до и после травления.

3. Изучить микроструктуру вышеуказанных чугунов с помощью оптического микроскопа и набора микрошлифов и зарисовать наиболее характерные микроструктуры, наблюдае­мые в микроскоп.

4. Начертить правую часть диаграммы состояния Fе-С, провести на ней линии, соответствующие доэвтектическому, эвтектическому и заэвтектическому белым чугунам и дать описание процессов формирования структуры при охлаждении сплавов.

5. Написать отчет по работе в соответствии с пунктами 1-4 задания.

 

Контрольные вопросы

1. Какие сплавы называют чугунами и какую область диаграммы состояния Fе-С охватывают чугуны?

2. Как подразделяются белые чугуны в равновесном состоянии в зависимости от содержания в них углерода?

3. Какую структуру имеют доэвтектический, эвтектический и заэвтектический белые чугуны при высоких и при комнатной тем­пературах?

4. Как получают ковкий чугун? Какую он имеет форму графитовых включений? Какова может быть металлическая основа?

5. Какую форму графитовых включений и металлическую основу имеет серый чугун?

6. Как получают высокопрочный чугун? Чем обусловлены его бо­лее высокие (по сравнению с другими чугунами) механические свойства? Какую металлическую основу может иметь высокопрочный чугун?

7. Перечислите преимущества чугунов по сравнению со сталями.

Часть 2


Просмотров 452

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!