Химические свойства. Коррозия металлов и сплавов. Перспективы применения нелегированного доменного чугуна без выделений графита, страница 31

В этом случае имеем яркое подтверждение выдвинутого ранее водородного механизма формирования выделений графита. Если действительно образовавшиеся темные, сферической формы участки являются графитом, то следует ожидать расплавления такого чугуна при температурах эвтектической линии диаграммы Fe-Fe₃C. Проведение нагрева чугуна при температурах 1150-1200°С не привело к расплавлению. Это еще раз подтверждает, что «шарики» являются порами с молизованным водородом, а дегазация металлической основы приводит к повышению ее температуры плавления.

Поскольку такая технологически обработка расплава по способу удобнее и эффективнее, то в последующем для выявления возможностей чугуна без выделений графита была проведена переработка с получением только ледебуритной структуры. Это, как показано ранее, приводит к резкому уменьшению содержания водорода. Представляет интерес особенность поведения такого чугуна при нагревах, температура которых превышает известный солидус. Это важно в научном и практическом планах, так как позволит получить необходимые сведения для более глубокого понимания термина «температура плавления» и, с другой стороны, использовать более тугоплавкие обычные и дешевые материалы для изготовления тяжелонагруженных деталей – изложницы, пресс-формы для литья жидкого металла и др.

Чугун с ледебуритной структурой нагревался в высокотемпературной печи следующим образом. Образцы длинной 200 мм нагревались до 1200°С, выдерживались 1 ч до полного остывания. От этих образцов отрезалась часть для анализа микроструктуры и разрушения. Оставшееся вновь нагревалось до 1200°С, выдерживалось 1 ч и охлаждалось на воздухе. Это повторялось многократно, и последние образцы имели общее время нагрева 7 ч.

При изучении микроструктуры установлено, что действие длительного высокотемпературного нагрева сводится к образованию в краевых зонах стальных структур. Происходит плавное растворение цементита. Исчезновение ледебуритной структуры и образование структур от доэвтектоидной до заэвтектоидной стали. После разрушения образцов и при изучении характера разрушения можно проследить полное соответствие изменениям микроструктуры. Хрупкое разрушение по цементиту, когда в изломе наблюдается большое количество участков скола плавно переходит в смешанное на краях образцов. Образование стальной структуры – это своеобразное проявление пережога чугуна. Такой пережог более желателен, так как не сопровождается графитизацией и резким падением всех свойств. Определялось изменение микротвердости ледебуритного перлита, цементита и перлита стального (по краю образцов). В таблице 5.2 приведены результаты этих измерений.

Несмотря на некоторые отклонения от кажущегося закономерного изменения твердости с увеличением высокотемпературного воздействия, можно сделать одно важное заключение. Перлит ледебурита теряет твердость, цементит ледебурита твердеет, а что самое главное, графит не образуется. Если учесть, что нагрев проводится при температурах, превышающих солидус общеизвестного чугуна на 40-60°С, то можно сделать заключение о появлении нового материала с возможностями использования его в качестве жаропрочного.

Таблица 5.2 – Влияние длительного нагрева при 1200°С на твердость структурных составляющих доменного чугуна с ледебуритной структурой

Таблица 5.3 – Сравнительная кратковременная жаропрочность легированных чугунов и доменного чугуна без выделений графита