Файл: Тодоров, Р. П. Структура и свойства ковкого чугуна.pdf

Ниё отливок к началу изменения их линейных размеров зависит от коэффициента эвтектичности (рис. 53,а) и толщины отливок (.рис. 53, б, в) [82]. Общей закономер­ ностью отливок с толщиной стенки 30 мм является их полностью затвердевший к началу линейных изменений поверхностный слой. Его толщина в зависимости от со­ става чугуна колеблется от 1 до 2 мм. Наибольшей тол­ щиной затвердевшего слоя отличаются доэвтектическне чуігуны. С увеличением углеродного эквивалента и при­ ближением его к СЭкв= 4,3 толщина затвердевшего слоя уменьшается.

За затвердевшим слоем следует промежуточная зона,

•состоящая из смеси жидкого сплава и аустенитных кри­ сталлов. Эта зона распространяется по всему сечению об­ разцов. Внутренние части отливок, (близкие іпо составу к эвтектике, к началу линейных изменений характеризуют­ ся только присутствием жидкой фазы. Наірис. 53,6, в по­ казано состояние отливок различной толщины к началу линейных изменений. Оно свидетельствует о том, что раз­ меры, в частности толщина отливок, оказываютсущественное влияние на соотношение твердой и жидкой фаз. С увеличением толщины пробы увеличивается и толщина затвердевающего слоя. Наличие затвердевшего «ли поч­ ти затвердевшего слоя к началу линейных изменений по­ казывает, что при расчете линейной усадки в реальных отливках железоуглеродистых сплавов за начальную температуру следует принимать температуру солидуса.

Общий вид кинетических кривых линейной усадки бе­ лых чугунов .приведен на рис. 54. Одна из кривых пока­

117

После достаточно полного раскисления (алюминием или' магнием) расширение исчезает. Это дает основание ут­ верждать, что самым существенным фактором, вызыва­ ющим начальное расширение в белых чугунах, является выделение газов при затвердевании отливок. В тех случа­ ях, коща они связаны в химически прочное соединение, расширения, как правило, не происходит. Практические изменения состава белых чугунов незначительно влияют на остальные элементы кинетических кривых (доперлит­ ную и послеперлитную усадку) (рис. 55). Исключением

является только углерод. Увеличение его до 2,6% повы­ шает доперлитную, а следовательно, и общую линейную усадку. Приболее высоком содержании углерода (от 2,6 до 3,8) усадка сохраняется постоянной. В интервале 3,8— 4,3% С доперлитная и общая линейная усадки уменьша­ ются.

Перегиб кривых в интервале 3,8—4,3% С обусловли­ вается тем, что линейная усадка до перегиба определяет­ ся преимущественно усадкой аустенита. После перегиба решающим является влияние цементита [92]. Это объ­ ясняется тем, что зерна ледебуритной эвтектики пред­ ставляют собой цементитный монокристалл со множест­ вом включений аустенита. Благодаря их специфическому строению разница в термических коэффициентах аусте­ нита (/Са= 23- 10—6) и цементита (/<ц = 10,5-10_6) вызы­ вает напряжение и образование рыхлости между цементитной матрицей и аустенитными включениями, почти не отражаясь на общем коэффициенте усадки.

118

Как и следовало ожидать, исходя из положительного влияния кремния на термический коэффициент феррита и аустенита, увеличение содержания кремния, хотя и не­ значительно, увеличивает доіперлитную и послеперлитную усадку железоуглеродистых сплавов.

Одним из факторов, сильно влияющих на линейную усадку, является сцепление металла с поверхностными слоями литейной формы. Исследования показывают, что сила, необходимая для преодоления этого сцепления, или, точнее, усилие для преодоления трения между от­ ливкой и поверхностными слоями формы, зависит (при

значения, достаточного для возникновения деформацион­ ных изменений в чугуне при высоких температурах. Сцепление между формой и металлом объясняет зависи­ мость между доперлитной и общей усадкой, с одной сто­ роны, и толщиной отливки, с другой.

В толстостенных отливкахігораздо больше возможно­ стей преодоления сопротивления формы, чем в тонкостен­ ных. Вот почему и линейная их усадка больше. Это, ко ­ нечно, не означает, что конструкция отливок не имеет

119

Рис. 57. Конструкция и размеры опытных отливок (схема)

И в этом случае разница междудействительной и полной усадка-ми отливок объясняется исключительно различной доперлитной усадкой. Ее абсолютные значения настолько велики, что их следует иметь в виду при конструировании литейной оснастки.

Изменение размеров отливок впроцессе графитизирующего отж-ига уменьшает линейную усадку в металле

120

Таблица 29

В Л И Я Н И Е К О Н Ф И Г У Р А Ц И Й О Т Л И В О К Н А л и н е й н у ю у с а д к у , %

ори образовании отливок, точнее — при их охлаждении после окончания кристаллизационного периода до ком­ натной температуры. Эти изменения если и привлекали внимание исследователей, то главным образом в теорети­ ческом аспекте в связи с механизмом графитообразова-

ния [83].

Проведенные нами исследования показали, что как объемные, так и линейные изменения, которые происхо­ дят в первой и второй стадии графитообразования, свя­ заны с рядом особенностей, вызванных влиянием химиче­ ского состава, толщины и плотности отливок. Начнем с влияния толщины отливок. Показательно изменение раз­

проведен в условиях, исключающих окисление (в плот­ но закрытых коробках, заполненных чугунными струж­ ками) .

Экспериментальные данные показаны в табл. 30. Зна­ чения усредненных изменений линейных размеров прак­ тически одинаковы для обоих методов измерения. Это подтверждает достоверность полученных результатов. Их анализ позволяет сделать выводе том, что расшире­ ние не распределяется равномерно по всей отливке. По

121

Таблица 3Ö

толщиие отливки оно больше, чем в других направлени­ ях. Справедливость этого вывода подтвердилась итіа ци­ линдрических образцах с /= 3 0 мм и диаметром от 5 до 30 мм. Измерения® этом случае были сделаны микромет­ рически (то длине образца) и объемно (весовым мето­ дом). Полученные зависимости (рис. 59) показывают,что

122