Поняття про ливарне виробництво. Кристалізація сплаву у ливарній формі і формування виливка. Ливарні сплави, їх плавка і заливання в ливарні форми. Виготовлення литих заготівель у разових формах, страница 3

Графитизация — це процес кристалізації графіту при затвердінні чавуна у формі або при высокотемпературном отжиге виливків у твердому стані. Форма графітових включень (мал. 12.1) — пластинчаста, верми-кулярная, пластівчаста, шаровидная, впливає на механічні властивості чавуна і його поведінка в експлуатації. Чавуни з пластинчастим графітом хрупки, а із шаровидным і пластівчастим більш пластичны і мають подовження при розтяганні. Міцність їх також відрізняється.

Пластинчастий графить утвориться в сірому чавуні, коли він виділяється з рідкого розчину одночасно з ростом кристалів аустенита. Знаходячись між кристалами аустенита, кристал графіту випробує нерівномірність припливу атомів вуглецю з розплаву і зростає активно тільки в тому напрямку, відкіля атоми (будівельний матеріал) надходять безперешкодно. Надходження атомів вуглецю до кристала графіту відбувається безперешкодно між кристалами аустенита й утруднено крізь ці кристали з бічний їхньої поверхні. З цієї причини утворені графітові включення мають складну витягнуту форму. У цьому випадку, якщо ріст кристалів графіту відбувається в результаті утрудненої, але рівномірної дифузії атомів вуглецю через зерна аустенита, виділення графіту стають компактними і більш равноосньши. '1акие процеси протікають при отжиге білого чавуна на ковкий.

Можлива кристалізація графіту з рідкого розплаву й у шаровидном (глобулярном) виді, як це має місце при одержанні высокопрочного чавуна, але в цьому випадку визначальну роль мають добавки, вводимые в рідкий чавун, — модифікатори. Модифікатор адсорбируется на поверхні кристала графіту, що зростає, стримуючи і выравнивая його ріст у всіх напрямках рівномірно. Таке обмеження росту і рівномірний приплив атомів вуглецю сприяють сфероидизации кристалів графіту, що зростають із рідкого розплаву.

Процес графитизации впливає на структуру основної металевої маси чавуна. Під основною металевою масою розуміються структурні складові, за винятком графіту і різних включень. Ступінь графитизации визначає кількість зв'язаного і выделившегося вільно (у виді графіту) вуглецю з розплаву. У залежності від ступеня графитизации структура основної металевої маси чавуна може бути фер-ритной, перлитно-ферритной, перлитной, перлитно-це-ментитной. Структура металевої матриці, так само як і форма графітових включень, впливає на властивості чавуна.

Швидкість охолодження розплаву в інтервалі температур графитообразования (від эвтектической до эвтектоид-ной температур) є важливим чинником, що визначає графитизацию і структуру металевої маси. На швидкість охолодження розплаву у формі впливає конструкція виливків (наявність товстих і тонких перетинів, співвідношення площі поверхні і маси), температура металу при заливанні у форму, швидкість заповнення форми рідким металом, склад чавуна, теплофизическне властивості форми (сира песчаная, суха оболонкова, гаряча по моделях, що виплавляються, відносно холодна металева).

При високих швидкостях охолодження, наприклад при кокильном литье, у поверхневих шарах металу виливка утвориться отбел — шар металу, що перебуває з цементита або ледебурита з високою твердістю і поддающийся не механічній обробці різанням. У віддалених від поверхні шарах металу виділяється дрібний графіт, іноді у виді крапок. При повільних швидкостях охолодження, наприклад у гарячих формах по моделях, що виплавляються, у структурі чавунних виливків утвориться значна кількість феррита поряд із перлитом, а виділення графіту утворюються грубі і великі.

Кристалізація виливка починається в поверхневих шарах і закінчується в теплових вузлах або в прибутках, якщо вони передбачені в конструкції виливки. Швидкість процесу кристалізації впливає на структуру виливка, що утвориться.

Крім швидкості, важливу роль у формуванні структури грають різні домішки, що знаходяться в розплаві, що можуть служити зародышами, тобто — подложкой для росту на ній кристала. Стінки форми відводять теплоту від розплаву нерівномірно — спочатку інтенсивно, а в міру їхнього прогріву швидкість відводу теплоти знижується. У той же час з утворенням нових кристалів із рідини усередині її виділяється теплота кристалізації. Швидкість відводу теплоти кристалізації від виливка обумовлює швидкість переходу рідини у твердий стан і в кінцевому рахунку визначає структуру сплаву.