Хімічний склад сплаву впливає на процес кристалізації, у першу чергу на графитизацию. Деякі хімічні елементи (А1, Ni, Сu, Із) сприяють графитизации, а інші (Сr, W, Мо) перешкоджають графитизации. Деякі елементи залишаються нейтральними стосовно процесу графитизации. Вводимые в розплав елементи в якості легуючих добавок можуть утворювати розчини з ферритом (№, Си, Із, А1) або розподілятися між ферритом і цементитом (Сг, Мо, V, V/), або утворювати нові фази з вуглецем (карбиды), азотом (нитриды), сіркою (сульфіди), киснем (эк-сиды), воднем (гидриды) — це титан СП), цирконій (2 г), церий (Се), ниобий (МЬ). На процес кристалізації сірих чавунів вирішальний вплив робить утримування вуглецю (С), кремнію (51) і марганцю (Мп), а також впливає утримування сірки (5) і;фосфору (Р).
Уведення модифікаторів (малих добавок деяких елементів) у розплав впливає на параметри кристалізації — кількість активних зародків і швидкість їхнього росту, на розмір зерна при кристалізації і виділення графіту. Модифікатори також рафінують (очищають) сплав, освобождая його від ряду оксидів, гидридов, нитридов і сульфідів, що можуть негативно впливати на графитизацию і підвищувати схильність чавуна до отбелу.
Первинна кристалізація чавуна починається з розплаву і визначає розмір і форму первинних зерен сплаву. Процес кристалізації йде з виділенням кристалів аустенита і высокоуглеродистых фаз (карби-дов або графіту), що утворять суміш, навывает эвтектикой. У эвтектическом зерні може бути декілька кристалів аустенита ияи один аустенитный кристал може перетнути декілька эвтектических зерен. Эвтектическое зерно називають ливарним. При повільному охолодженні розплаву замість эвтектики (суміші) може утворитися скупчення великих кристалів двох фаз завдяки малій кількості центрів кристалізації і можливості протікання дифузійних процесів, що забезпечують вирівнювання складів кристалів, що зростають, двох фаз.
Чавун набуває груба будівля у виді конгломератів кристалів. Для одержання тонкого эвтектического будівлі необхідна велика швидкість охолодження розплаву, щоб не встигали проходити дифузійні процеси вирівнювання складу рідкого розплаву у фронту кристалізації. Для утворення тонкої эвтектической структури необхідно, щоб швидкість росту эвтектики перевищувала швидкості росту первинних кристалів аусте-нита й углеродистой фази. Отже, у залежності від швидкості охолодження і складу чавуна можна одержати різну структуру у виливках. Структура ж у свою чергу визначає властивості чавуна.
Вторинна кристалізація або перекристаллизация відбувається в чавуні у твердому стані при високих температурах. Вторинна кристалізація містить у собі:
розпад карбидов (графитизацию) — кристалізацію графіту; коалесценцию (розчинення дрібних кристалів і ріст за їхній рахунок великих кристалів завдяки різній розчинності їх у рідині через різний розмір поверхневої енергії); сфероидизацию (процес зменшення поверхневої енергії кристала без зміни об'єму шляхом наближення поверхні до сфери); дисперсійне твердіння (виділення надлишкових фаз із твердого розчину, наприклад карбидов, і забезпечення фізико-хімічної рівноваги фаз); коагуляцию (спільне, одночасне протікання процесів коалесценции і сфероидизации).
У залежності від температури і швидкості охолодження в структурі чавуна в процесі вторинної кристалізації може утворитися перлит, троостит, сорбит і мартенсит.
Вторинна кристалізація сплаву, що протікають эв-тектоидные перетворення у твердому стані змінюють його структуру і властивості. На вторинній кристалізації базуються процеси термічної обробки (загартування чавунів, отжиг білого чавуна на ковкий і інші різновиді термічної обробки).
Мал. 1. Форма включень графіту в конструкційних чавунах (´100):
а- пластинчастий — у сірому чавуні; б — пластівчастий — у ковкому чавуні;
у — кльковидний (глобулярний) — у високоміцному чавуні
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.