Справочник по машиностроительным материалам - Сидуля П.Н.
Скачать (прямая ссылка):
На фиг. 69 показана зависимость между строением элементов и их влиянием на энергию связи железа с углеродом.
Установление зависимости между электронным строением элементов и их влиянием на состояние связей между железом и углеродом имеет существенное значение при регулировании процессов структурообразопання чугуна, по этого недостаточно. Кроме того, нельзя формально пользоваться этими зависимостями, что видно, например, из следующего. Водород и бор по своему электронному строению должны ослаблять связи железа с углеродом, а в действительности они их усиливают. Как известно, указанные элементы и но многим другим свойствам отличаются от той группы, в которой они находятся.
Некоторые элементы вовсе не оказывают заметного влияния на структурообра-зовапие чугуна (нейтральные элементы), Это положение может быть следствием ряда причин, например недостаточности энергии возникающих связен, создания самостоятельных фаз и т, п.
Большое значение имеет не только электронное строение, но и количество легирующего элемента и взаимодействие нескольких легирующих элементов. Это обстоятельство является часто причиной различного действия одного и того же элемента. Так, например, сера и марганец в отдельности действуют отбеливающе, а вместе при их соотношении, близком, к стехиомстрнческому, они не мешают графитизаиии вследствие образования тугоплавких включений MnS
Титан в сотых долях процента действует графитизирующе, так как раскисляет чугун.
Г\у\\] Усиливающие связи железа с углеродом Ослабляющие связи железа с углеродом Образующие 8 чугуне специальные карбиды
Фиг. 69. Зависимость между строением элементов и их влиянием на энергию связи железа с углеродом [14].
ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ. ВЛИЯЮЩИЕ НА СТРУКТУРУ ЛИТЬЯ
37
Повышение содержания титана сначала не оказывает влияния, ибо при этом образуется небольшое количество специальных карбидов, но с увеличением количества этих карбидов титан начинает действовать отбеливающе.
Некоторые элементы сильно ликвнруют н распределяются в структуре неравномерно, вследствие чего оказывают неодинаковое влияние в различных ее участках.
Чтобы происходила графитизация, необходимо также обеспечить возможность диффузии атомов углерода к центрам графитизации. Поскольку графитизация — процесс, протекающий с увеличением объема, ее скорость сильно зависит от способности окружающей среды освобождать место для выделяющегося графита, т. е. от способности атомов железа перемещаться. Перемещение атомоп железа в процессе графитизации может происходить вследствие дислокации, вакансии и других несовершенств кристаллической решетки,
Способность к пластической деформации металлической основы чугуна, образование дислокаций, скорость диффузии и самодпффузни понижаются с понижением
температуры, поэтому большое значение имеет влияние элементов на изменение температур фазовых превращений.
2,0 4.0 6,0 8,0 W 12 П 16 10% Содержание легирующего зле мен/па
Фиг. 70. Влияние легирующих элементов на перемещение температурной точки 6' эвтектоидного превращения [16J.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18% Содержание легирующего элемента
Фиг. 71. Влияние легирующих элементов на содержание углерода в эвтектонде [16J.
Элементы, снижающие температуры фазового превращения, действуют подобно увеличению скорости охлаждения, вследствие чего затрудняется графитизация и легче происходит кристаллизация цементита. Для эвтектического превращения это соответствует увеличению отбеливаемости чугуна, а для эвтектоидного превращения — увеличению количества перлита в металлической основе.
На фиг. 70 и 71 приведено влияние легирующих примесей на температуру эвтектоидного превращения и па процентное содержание углерода в перлите.
Элементы, относящиеся к категории графитизирующих, но снижающие температуру эвтектоидного превращения, играют роль графитизаторов только в первой стадии графитизации. Во время эвтектоидного превращения эти элементы затрудняют графитизацию и содействуют увеличению количества перлита.
Легирование высококремнистых чугунов медью или никелем, снижающих температуру эвтектоидного превращения, предупреждает образование ферритных оторочек.
Аларганеи хотя и увеличивает энергию связи железа с углеродом, однако начинает проявлять отбеливающее действие только при его содержании свыше 1,2—1,4%. В то же время каждый процент марганца снижает температуру эвтектоидного превращения примерно на 30° С. Это значит, что путем некоторого увеличения количества марганца можно увеличить количество перлита в структуре без риска появления отбела. По влиянию на первую и вторую стадии графитизации элементы делятся на пять групп, не считая нейтральных элементов (табл. 14) [14|. При этом необходимо учитывать, что один и тот же элемент в зависимости от его количества и состава чугуна может оказаться в разных группах.
38
ОВЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРУКТУРЕ И ТЕРМООБРАБОТКЕ ЧУГУНА
14. Влияние элементов на первую и вторую стадии графитизации [14]
Наименование элементов Действие элементов на литую структуру металлической основы Влияние элементов на первую и вторую стадии графитизации .
