ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 53
Скачиваний: 0
данные обобщены на рис. 13. Они иллюстрируют влияние углерода, кремния, марганца и хрома на эффективность предварительной закалки и искусственного старения пр'И графитизации железоуглеродистых сплавов. Чистые
железоуглеродистые сплавы не проявляют чувствитель ности к таким обработкам. Увеличение углерода и крем ния повышает эффективность предварительной закалки и искусственного старения в отношении ускорения графи тизации. В обратном -направлении сказывается увеличе-
Р и с . J3. В л и я н и е |
х и м и ч е с к о г о |
с о с т а в а н а э ф ф е к т и в н о с т ь |
п р е д в а р и т е л ь н о й |
|
|
|
з а к а л к и и Н Т О : |
|
|
а — г — з а к а л к а , |
850°С , в о д а ; |
ö — з — Н Т О , 350°С , 12 ч . К р и в а я / — л и т о е |
||
с о с т о я н и е б е з т е р м и ч е с к о й о б р а б о т к и , к р и в а я 2 — с Н Т О |
||||
ние карбидообразующих |
элементов (Мп |
и С г)— оно |
||
приводит к уменьшению |
числа графитных |
включений. |
||
При определенном содержании хрома (0,2—0,3%) низко температурная обработка не оказывает никакого вляния «а последующую графитизацию отливок. Даль нейшее увеличение содержания хрома до 0,6—0,7% ликвидирует полностью эффективность предваритель ной закалки.
Отмеченная зависимость рассматриваемых обрабо ток от химического состава белого чугуна свидетельст вует об активном участии элементов в процессах, вы званных старением и закалкой. Аналогия закалки и искусственного старения свидетельствует, по-видимому, об одинаковой природе воздействия кремния, марганца, хрома и других элементов на образование зародышей под влиянием указанных обработок.
34
Существенное значение имеет и тот факт, что дейст вие искусственного старения проявляется тем сильнее, чем выше скорость охлаждения отливок после затверде вания до комнатной температуры:
|
Ч и с л о г р а ф и т о в ы х |
У с л о в и я о х л а ж д е н и я о п ы тн ы х о т л и в о к |
в к л ю ч е н и й , м м а |
Песочная |
ф о р м а ................................. |
430 |
|
До 900—950°С песочная форма, за |
55 |
||
тем п е ч ь |
.................................................... |
|
|
П р и м е ч а н и е |
О т л и в к и п о д в е р г а л и |
с т а р е н и ю л р н 35СГС, |
|
10 ч . О т ж и г |
п р о в о д и л и |
п р и 950°С . |
|
Различная скорость охлаждения образцов диам. 20 мм создавалась замедленным охлаждением после достиже
н и е . 14. Р а с п о л о ж е н и е в к л ю ч е н и й |
г р |
а ф и т а в с т р у к т у р е ч у г у н а : |
а . б — Х 4 0 0 ; |
в — |
Х 1000 |
2* З а к . 737 |
|
35 |
ния теміпературы 900—950°С. Затем часть образцов оставалась в песочной форме, а часть перемещалась ® предварительно нагретую электрическую печь и охлаж далась вместе с ней до комнатной температуры. Как мы видим, искусственное старение оказывается более эф фективным для образцов, ускоренно охлажденных до комнатной температуры.
Следует также остановиться и на топографии (рас пределении) графитных включений, которые, как выяс
нилось, |
могут по-разному |
раополагаться |
ів |
структуре |
|||
чугуна. |
Очень часто они занимают место |
в |
граничных |
||||
поверхностях Аі/Цэ (первичный |
аустенит — эвтектиче |
||||||
ский цементит) |
(рис. |
14, а). |
Такое распределение типич |
||||
но для чугунов, |
не подвергнутых никаким |
предвари |
|||||
тельным |
обработкам. |
Иногда |
графитовые |
зародыши |
|||
расположены в объеме первичных аустенитных кристал лов (см. рис. 14,6). Встречаются случаи возникновения зародышей в объеме эвтектического аустенита на грани
це Ая/Ця |
(эвтектический |
аустенит — эвтектический |
цементит) |
(см. рис. 14, б). |
Основные закономерности |
распределения графитовых включений в предварительно закаленных и подвергнутых старению чугунах показаны соответственно на рис. 15 и 16. Видно, что топография
|
|
0 , 5 |
7 ,6 7 ,5 |
|
|
Мп,% |
|
Р и с . 15. |
В л и я н и е т е м п е р а т у р ы з а к а л к и |
и с о с т а в а н а р а с п о л о ж е н и е |
|
|
г р а ф и т о в ы х в к л ю ч е н и й в с т р у к т у р е ч у г у н а : |
|
|
/ — в к л ю ч е н и я . р а с п о л о ж е н ы в п е р в и ч н о м |
а у с т е н и т е ; 2 — н а |
г р а н и ц е |
|
^4 . /ХД |
; 3 — н а .г р а н и ц е o 4 g Ш э : 4 — о б щ е е ч и с л о г р а ф и т о в ы х в к л ю |
||
|
ч е н и й |
|
. |
графитовыхвключений зависит от температуры закал ки. Характерно то, что высокие температуры обеспечива ют условия для сосредоточения включения в объеме первичного и эвтектического аустенита.
36
Следует учитывать также и влияние кремния. Его повышение вызывает существенное увеличение общего количества .графитовых включений и преимущественно тех, которые расположены в объеме первичных аусте-
кристаллов.
Противоположно кремнию влияет повышение содер-
Р и с . |
16. |
В л и я н и е х и м и |
||
ч е с к о г о |
с о с т а в а |
с о с т а |
||
р е н н о г о |
ч у г у н а |
(350°С , |
||
10 ч ) |
н а |
|
р а с п о л о ж е н и е |
|
г р а ф и т н ы х |
в к л ю ч е н и й : |
|||
У — в к л ю ч е н и я |
р а с п о л о |
|||
ж е н ы в п е р в и ч н о м а у с
т е н и т е ; 2 — н а |
г р а н и ц е |
||
А |
j / Ц э > 3 — н а |
г р а н и ц е |
|
А |
э |
/ Ц ; 4 — о б щ е е ч и с л о |
|
|
э |
|
|
г р а ф и т о в ы х в к л ю ч е н и й
жания марганца — снижает как общее количество гра фитовых включений, так и количество включений, расположенных в объеме ледебурита и первичных аустенитных кристаллах.
Остановимся на результатах исследования, прове денного с целью изучения графитизации в условиях дифференцированной закалки отдельных участков пер
вичного аустенита. Для этого в серии проб была |
созда |
|
на структура, аналогичная показанной |
на рис. |
17, а. Не |
характерная особенность заключается |
в том, что внут |
|
ренность бывших первичных кристаллов закалена и состоит из мартенсита, а периферия — из перлита. Ука занная структура была получена в опытных пробах из белого чугуна следующего состава: 2,40% С; 1,05% Si; 10,42% Mn; 0,15% S. Сравнительно медленное (на возду хе) охлаждение отливок было прервано закалкой в воде при температурах, соответствующих интервалу перлит ного превращения (;^730oC). В этом случае была ис пользована характерная особенность перлитного превра щения начинаться раньше в периферийных участках аустенитных кристаллов. Таким образом, к моменту за калки каждое аустенитное зерно состояло из перлитной
периферии и |
аустенитной |
сердцевины. |
Далее |
закален |
|
ные отливки |
подвергали |
графитнзирующему |
отжигу |
||
при 700°С , 5 ч. Изменения, наступившие в структуре |
в |
||||
результате отжига, показаны на рис. |
17, б. Видно, |
что |
|||
графитные включения не |
расположены |
равномерно |
в |
||
37
Р и с . 17. |
М и к р о с т р у к т у р ы |
б е л о г о |
и ч а с т и ч н о |
г р а ф н т н з н р о в а н н о г о |
ч у г у н а : |
|
а — д и ф ф е р е н ц и р о в а н н а я |
з а к а л к а , ХЮОО; |
6 — |
п о с л е ч а с т и ч н о й |
г р а ф и - |
||
т и з а ц и и |
п р и 700°С , 5 ч , |
Х 500; |
а — з а к а л к а |
и |
ч а с т и ч н ы й о т ж и г п р и |
|
|
|
850°С , ХЗОП |
|
|
|
|
рамках бывших аустенитных зерен. Они сосредоточены во внутренних участках, имевших .мартенситную струк туру. Для сравнения показана фотография микрострук туры образцов из того же чугуна (рис. 17, в), которые были закалены нормально с 850°С и графитизированы впоследствии при этой температуре в течение 10 мин. Здесь графитные включения .расположены преимущест венно в граничных поверхностях Аі/Ц3 (первичный аустенит —эвтектический цементит).
Любопытно отметить, что при этих опытах были соз даны благоприятные условия для качественной оценки роли напряжений в процессе графитизации. Частичная
38
закалка проб вызывает, по-видимому, значительные рас тягивающие напряжения ів кристаллах эвтектического и перлитного цементитов. Их величина, вероятно, близка к значениям прочности белого чугуна. Основанием для подобного вывода служит тот факт, что появление ука занной структуры часто сопровождается появлением за калочных трещин. Сосредоточение зародышей в зака ленных зонах свидетельствует о том, что в данном случае напряжения в цементите не могли оказать существенно го воздействия на процессы последующей графитизации.
Анализ рассмотренных зависимостей |
показывает, |
что им можно найти удовлетворительное |
объяснение, |
если принять, что в основе формирования зародышей лежит перераспределение элементов в процессе выделе ния избыточной фазы [45—48]. Попытаемся пояснить это на примере процессов, сопровождающих отпуск предварительно закаленных железоуглеродистых спла вов. На рис. 18 схематично показана та часть из них,
Р и с . ]8. П о с л е д о в а т е л ь н ы е |
э т а п ы ( а — Ö) п е р е р а с п р е д е л е н и я |
||
к р е м н и я и м а р г а н ц а в п р о ц е с с е о т п у с к а б е л о г о |
ч у г у н а ( а ^ — |
||
п е р е н а с ы щ е н н ы й |
а - р а с т в о р ; |
Г — г р а ф и т н ы й |
з а р о д ы ш ; е — |
|
е - к а р б и д ) |
|
|
которая, как мы считаем, обладает наиболее существен ным значением при образовании графитных зародышей. Отпуск начинается с выделения чрезвычайно дисперсных низкотемпературных карбидов из пересыщенного ра: створа (мартенсита). Их обозначают как е-карбиды1.
1 Мнения различных исследователей о точном составе и строении низкотемпературного карбида противоречивы. Большая часть из них предполагает, что последний отвечает формуле Fe^C.
39