Что такое ледебурит в материаловедении

Что такое ледебурит в материаловедении

О ледебурите уже говорилось на этом сайте. Но все же эта тема заслуживает отдельного рассмотрения. В первую очередь следует сказать, что ледебурит – структурная составляющая чугуна, хотя есть класс ледебуритных сталей, в которых при неравновесной кристаллизации может наблюдаться ледебурит. Но это уже другая тема.

Ледебурит является структурной составляющей белого (и половинчатого!) чугуна.
Чем ближе к эвтектической точке С, тем ледебурита в структуре больше. Классификация чугуна по структуре: доэвтектический, эвтектический, заэвтектический.
При охлаждении расплава доэвтектического чугуна первым начинает кристаллизоваться аустенит, а остающийся расплав все больше обогащается углеродом, и при температуре 1147 о С состав расплава соответствует эвтектическому. В этот момент и начинается кристаллизация эвтектики — ледебурита. После окончания кристаллизации структура сплава – аустенит + ледебуритная эвтектика (аустенит+цементит).
В процессе дальнейшего охлаждения чугуна в интервале температур от 1147 о C до 727 о C аустенит обедняется углеродом и выделяется вторичный цементит. Он сливается с цементитом ледебурита, но для нашего рассмотрения это не принципиально. Ниже 727 о C аустенит превращается в перлит (разделяется на феррит и цементит). Т.е. все, что было аустенитом, превратилось в перлит, но цементит ледебурита по внешнему виду остался таким, как был. Структура доэвтектического чугуна показана на рис. 2. Красной стрелкой указан перлит. Это те дендриты, которые выше 727 о C были аустенитом. Белой стрелкой показан ледебурит. Он закристаллизовался последним и не изменился по своей морфологии. Аустенит, расположенный «в дырочках», ниже 727 о C превратился в перлит. Это хорошо видно на рис.3.

Рисунок 2. Дендритная структура доэвтектического чугуна.

а	б

Рисунок 3. Ледебурит в доэвтектическом белом чугуне (а), половинчатом чугуне (б)

При охлаждении жидкой фазы состава точки эвтектики (точка «С» на диаграмме состояния) до температуры 1147 о C начинается кристаллизация ледебурита. В дальнейшем аустенит распадается на феррито-цементитную смесь (перлит). Ледебурит показан на рис.4; можно хорошо рассмотреть перлитные участки.

Рисунок 4. Ледебурит

а	б

Рисунок 5. Структура заэвтектического чугуна: а – легирование хромом, б – хромом и ниобием.

Рисунок 6. Ледебурит в легированном чугуне

Поскольку ледебурит – эвтектика, то он кристаллизуется в последнюю очередь, когда остальные фазы уже сформировались. Поэтому включения ледебурита располагаются по границам зерен (или дендритов). Это хорошо заметно, когда эвтектики в чугуне немного (рис. 7, а). Поскольку чугун – высокоуглеродистый сплав, то практически всегда в нем можно найти хоть немного ледебурита (рис.7,б).

а	б

На рис. 8 показан ледебурит в структуре аустенитного чугуна ЧН15Д7.

а	б

Рисунок 8. Фрагменты ледебурита в чугуне ЧН15Д7; литье методом намораживания

В стали участки ледебурита – явление нежелательное (рис. 9). Все из-за тех же свойств ледебурита – высокой твердости и хрупкости. Наличие ледебурита охрупчивает материал, снижает возможности обработки давлением, ведет к браку стальных изделий.

Рисунок 9. Остатки литой структуры в стали

Источник

Ледебурит

Ледебурит в материаловедении– это основной элемент, включенный в состав металлических сплавов, в том числе в чугун. Название составляющей возникло в середине 19 века в честь немецкого металловеда Адольфа Ледебура.

Ледебуритная сталь образована примесью компонентов, название которым цементит и аустенит. Описываемые вещества появляются во время плавки стали при нагретом режиме до 1145 °C. Процесс достигается с расчетом того, что в сплаве содержится чистого железа и углерода. При температуре 726 градусов образовывается феррито-цементитная смесь.

Структура и свойства

Итак, определить, что представляет собой ледебурит достаточно просто. Главной фазой, которая обеспечивает его образование, считается цементит. На поверхности этой составляющей, за рождение которой отвечает эвтектическая жидкость, появляется пластина дендрита аустенита. Следом происходит мгновенное парное разрастание кристаллических элементов из фаз. С учётом температурных режимов, ледебуритный состав, как правило, имеет различные компоненты. К примеру, температура 1145 – 726 свидетельствует о присутствии цементита и аустенита в ледебуритной основе. Понижение теплового показателя обеспечивает появление таких объектов, как феррит и цементит. Преимущество ледебурита состоит в том, что он отличается повышенной хрупкостью и твердостью.

Присутствие в сплавах

Ледебурит в основном расположен в чугунах (эвтектический, заэвтектический и доэвтектический) и нержавеющих сплавах.

Чугун

Примесь ледебурита появляется в пространстве чистого железоуглеродистого состава в пределах углеродного концентрата 2.15-6.68%.

Стоит запомнить, что эвтектический, заэвтектический и доэвтектический металлы, включают в себя несколько механизмов зарождения:

Доэвтектический. В то время как жидкая фаза в железе начинает своё охлаждение, первым процесс кристаллизации проходит аустенит, в результате чего составляющие фазы постепенно изменяются в направлении возрастания углеродной консистенции. Достигнув точки эвтектики в режиме 1145 °Cи 4.35% углерода, происходит этап перестройки ледебурита. Постепенно охлаждаясь до 726 °C, имеющиеся компоненты начинают реструктуризацию, так как аустенит объединяется с углеродом, после чего образуется цементит (вторичный). Далее, элемент, выделяясь на краях капсул аустенита, производит слияние с цементитом первичным. Пройдя охлаждение ниже 726 градусов, аустенит проводит образование в перлит.

Эвтектический. Охлаждаясь до 1145 °C, жидкий поток эвтектики ледебурита начинает единовременную кристаллизацию помеси дополнительных веществ. В конечном итоге аустенит образовывает распад на цементит и феррит.

Заэвтектический. Нагреваемый элемент проходит этап формирования из жидкого состояния в цементит первичный, образующий плоские стержни, а следом зарождается ледебурит. Комнатная температура способствует содержанию первичного цементита и ледебурита в белом заэвтектическом чугуне.

Сталь

Ледебурит образовывается в железе в том случае, если концентрация углеродной консистенции велика, но не превышает 0.8%, такой показатель соответствует инструментальной стали. Второстепенная задача – наличие содержания легирующих карбидообразующих веществ, в том числе хрома, вольфрама и титана.

Источник

Ледебурит

Феррит (твердый раствор внедрения C в α-железе с объемно-центрированной кубической решеткой)
Аустенит (твердый раствор внедрения C в γ-железе с гранецентрированной кубической решеткой)
Цементит (карбид железа; Fe₃C метастабильная высокоуглеродистая фаза)
Графит стабильная высокоуглеродистая фаза

Ледебурит (эвтектическая смесь кристаллов цементита и аустенита, превращающегося при охлаждении в перлит)
Мартенсит (сильно пересыщенный твердый раствор углерода в α-железе с объемно-центрированной терагональной решеткой)
Перлит (эвтектоидная смесь, состоящая из тонких чередующихся пластинок феррита и цементита)
Сорбит (дисперсный перлит)
Троостит (высокодисперсный перлит)
Бейнит (устар: игольчатый троостит) — ультрадисперсная смесь кристаллов низкоуглеродистого мартенсита и карбидов железа

Белый чугун (хрупкий, содержит ледебурит и не содержит графит)
Серый чугун (графит в форме пластин)
Ковкий чугун (графит в хлопьях)
Высокопрочный чугун (графит в форме сфероидов)
Половинчатый чугун (содержит и графит, и ледебурит)

Ледебурит — структурная составляющая железоуглеродистых сплавов, главным образом чугунов, представляющая собой эвтектическую смесь аустенита и цементита в интервале температур 727—1147 °C, или феррита и цементита ниже 727 °C. Назван в честь немецкого металлурга Карла Генриха Адольфа Ледебура, который открыл «железо-карбидные зёрна» в чугунах в 1882 г.

Содержание

Структура и свойства

Основная фаза, инициирующая зарождение ледебурита — цементит. На пластинке цементита, зародившейся в эвтектической жидкости, разрастается плоский дендрит аустенита. Далее идет сравнительно быстрый парный рост взаимно проросших кристаллов обеих фаз. Каждая из фаз в пределах одной колонии ледебурита непрерывна, то есть относится к одному кристаллу.

В зависимости от температуры, фазовый состав ледебурита может быть разным. Так в температурном интервале от 1147 °C до 727 °C ледебурит состоит из аустенита и цементита, а при температурах ниже 727 °C — из перлита и цементита.

Ледебурит обладает высокими твёрдостью и хрупкостью.

Присутствие в железоуглеродистых сплавах

Чугуны

Ледебуритная смесь возникает в чистых железоуглеродистых сплавах в интервале концентраций углерода от 2 % до 6,67 %, что соответствует чугунам. Механизм образования ледебурита в доэвтектических (левее точки эвтектики, соответствующей 4,3 % углерода, на диаграмме железо-углерод), эвтектических и заэвтектических (правее точки эвтэктики) чугунах различается.

в доэвтектических чугунах

При охлаждении жидкой фазы состава доэвтектического чугуна первым начинает кристаллизоваться аустенит, вследствие чего состав жидкой фазы начинает смещаться в сторону увеличения концентрации углерода (ввиду меньшей растворимости углерода в аустените). По достижении точки эвтектики (4,3 % углерода, 1147 °C) начинается кристаллизация эвтектики — ледебурита. В процессе дальнейшего охлаждения чугуна в интервале температур от 1147 °C до 727 °C аустенит обедняется углеродом и выделяется вторичный цементит. Вторичный цементит, выделяющийся по границам зерен аустенита, сливается с цементитом ледебурита, поэтому практически не виден под микроскопом. При небольшом переохлаждении ниже 727 °C аустенит по эвтектоидной реакции превращается в перлит. Таким образом, в доэвтектических белых чугунах, при комнатной температуре, ледебурит, как структурная составляющая, присутствует наряду с перлитом и вторичным цементитом.

в эвтектическом чугуне

При охлаждении жидкой фазы состава точки эвтектики до температуры 1147 °C начинается одновременная кристаллизация смеси аустенита и цементита — ледебурита. В дальнейшем аустенит распадается на феррито-цементитную смесь (перлит).

в заэвтектических чугунах

В заэвтектических белых чугунах из жидкости кристаллизуется первичный цементит в виде плоских игл, затем образуется ледебурит. При комнатной температуре эаэвтектический белый чугун содержит две структурные составляющие: первичный цементит и ледебурит.

Стали

Ледебурит может образовываться в сталях если в них, во-первых, содержание углерода достаточно велико (свыше 0,7 % (

1,3 %—1,5 %), что соответствует инструментальным сталям), и, во-вторых, при высоком содержании карбидообразующих легирующих элементов (Cr, W, Ti, Mo и др.). Введение этих легирующих элементов, в больших количествах, уменьшает растворимость углерода в аустените и перлите, что, в определённых случаях, и приводит к возможности выделения эвтектики при, сравнительно, малых содержаниях углерода. Такие стали (например, быстрорежущая) называют ледебуритными.

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Ледебурит» в других словарях:

ледебурит — Эвтектика системы железо углерод, составными частями которой являются аустенит и цементит. Аустенит распадается на феррит и цементит при охлаждении ниже температуры Аr1. [http://www.manual steel.ru/eng a.html] Тематики металлургия в целом EN… … Справочник технического переводчика

ЛЕДЕБУРИТ — карбидная цементитная эвтектика – эвтектическая смесь аустенита и цементита – γ Fe (C) + Fe3C, образующаяся при 1130° в процессе кристаллизации жидкого сплава, содержащего 4,3 % C. При температуре ниже 723° ледебурит представляет собой смесь … Металлургический словарь

Ледебурит — [ledeburite] (по имени немецкого, металлурга A. Ledebur) одна из основных структурных составляющих железоуглеродистых сплавов, главным образом чугунов; эвтектика, состоящая из аустенита (А) и цементита (Ц), образующих Энциклопедический словарь по металлургии

ледебурит — [по имени немецкого металлурга А. Ледебура (A. Ledebur) (1837 1906)], структурная составляющая железоуглеродистых сплавов (главным образом чугунов) эвтектическая смесь аустенита и цементита, образующаяся при температуре ниже 1145°C (для чистых… … Энциклопедический словарь

Ледебурит — Ledeburite Ледебурит. Эвтектика системы железо углерод, составными частями которой являются аустенит и цементит. Аустенит распадается на феррит и цементит при охлаждении ниже температуры Аr1. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под… … Словарь металлургических терминов

ледебурит — ledeburitas statusas T sritis chemija apibrėžtis Austenito (perlito) ir cementito eutektinis mišinys. atitikmenys: angl. ledeburite rus. ледебурит … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Ледебурит — (от имени нем. металлурга А. Ледебура, A. Ledebur; 1837 1906) одна из основных структурных составляющих железоуглеродистых сплавов (См. Железоуглеродистые сплавы), главным образом чугунов; представляет собой эвтектическую смесь (см.… … Большая советская энциклопедия

ледебурит — ледебурит, ледебуриты, ледебурита, ледебуритов, ледебуриту, ледебуритам, ледебурит, ледебуриты, ледебуритом, ледебуритами, ледебурите, ледебуритах (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А. А. Зализняку») … Формы слов

ЛЕДЕБУРИТ — [от имени нем. металлурга А. Ледебура (A. Ledebur; 1837 1906)] одна из осн. структурных составляющих железоуглеродистых сплавов, гл. обр. чугунов; представляет собой эвтектич. смесь (см. Эвтектика) аустенита и цементита, кристаллизующуюся ниже… … Большой энциклопедический политехнический словарь

ЛЕДЕБУРИТ — (по имени А. Ледебура), структурная составляющая железоуглеродистых сплавов (гл. обр. чугунов) эвтектич. смесь аустенита и цементита, образующаяся при темп ре ниже 1145 °С (для чистых железоуглеродистых сплавов) … Естествознание. Энциклопедический словарь

Источник

Ледебурит

Заэвтектический чугун

В заэвтектических чугунах происходят превращения, рассмотренные выше, так как первичный цементит не имеет превращений.

В заэвтектических чугунах пластины первичного цементита играют роль подкладки, на которой начинается эвтектическая кристаллизация.

При затвердевании заэвтектических чугунов эвтектическому превращению предшествует выделение первичного цементита.

Образование первичного графита в заэвтектическом чугуне или графита во время эвтектического превращения, а также образование графита за счет распада первичного или эвтектического цементита называется первой стадией графитизации.

Аналогичные превращения аустенита эвтектики происходят в заэвтектических чугунах ; структура таких чугунов ниже 723е С состоит из первичного цементита и ледебурита.

Аналогичные превращения аустенита эвтектики происходят в заэвтектических чугунах ; структура таких чугунов ниже 723 С состоит из первичного цементита и ледебурита.

В зоне VII диаграммы ( рис. 7) структура заэвтектических чугунов состоит из ледебурита и первичного цементита. При температуре, соответствующей линии PSK, аустенит распадается, образуя перлит. Как указывалось выше, под влиянием некоторых факторов ( малая скорость затвердевания, содержание дополнительных компонентов, главным образом кремния) вместо цементита может образовываться графит. Чугуны без графита ( с ледебуритом) называются белыми, с ледебуритом и графитом — половинчатыми и без ледебурита ( с графитом) — серыми.

В зоне VII диаграммы ( см. рис. 6 6) структура заэвтектических чугунов состоит из ледебурита и первичного цементита. При температуре, соответствующей линии PSK, аустенит распадается, образуя перлит. Как указывалось выше, под влиянием некоторых факторов ( малая скорость затвердевания, содержание дополнительных компонентов, главным образом кремния) вместо цементита может образовываться графит. Чугуны без графита ( с ледебуритом) называются белыми, с ледебуритом и графитом — половинчатыми и без ледебурита ( с графитом) — серыми.

Структура и свойства

Основная фаза, инициирующая зарождение ледебурита — цементит. На пластинке цементита, зародившейся в эвтектической жидкости, разрастается плоский дендрит аустенита. Далее идет сравнительно быстрый парный рост взаимно проросших кристаллов обеих фаз. Каждая из фаз в пределах одной колонии ледебурита непрерывна, то есть относится к одному кристаллу.

В зависимости от температуры, фазовый состав ледебурита может быть разным. Так в температурном интервале от 1147 °C до 727 °C ледебурит состоит из аустенита и цементита, а при температурах ниже 727 °C — из феррита и цементита.

Ледебурит обладает высокими твёрдостью и хрупкостью.

Структура мартенсита

Основным отличием, которое приводит к изменению физических и механических характеристик стали является изменение внутренней структуры. Её называют мартенситная структура. В этом случае кристаллическая решётка претерпевает следующие изменения. Под воздействием внешних факторов происходит изменение направления движения атомов по сравнению с их стандартным, упорядоченным движением в рамках установленной решётки. Увеличиваются межатомные расстояния, что приводит к возникновению деформации, примерно на 10% относительно нормальных размеров. Величина изменений не приводит к переходу через энергетический барьер межатомных связей. Такой кристаллический эффект приводит к образованию специфической формы взаимных связей. Она носит так называемый игольчатый характер.

Изменения структуры стали происходит в процессе нагрева. Повышение температуры вызывает диффузионное перераспределение атомов углерода в рамках кристаллической решётки. Этот процесс вызывает образование нескольких фаз металла.

В результате обработки полученная мартенситная сталь приобретает игольчатую структуру, которая формирует более высокие прочностные характеристики, становится устойчивее к воздействию коррозии

Структура и свойства

Основная фаза, инициирующая зарождение ледебурита — цементит. На пластинке цементита, зародившейся в эвтектической жидкости, разрастается плоский дендрит аустенита. Далее идет сравнительно быстрый парный рост взаимно проросших кристаллов обеих фаз. Каждая из фаз в пределах одной колонии ледебурита непрерывна, то есть относится к одному кристаллу.

В зависимости от температуры, фазовый состав ледебурита может быть разным. Так в температурном интервале от 1147 °C до 727 °C ледебурит состоит из аустенита и цементита, а при температурах ниже 727 °C — из феррита и цементита.

Ледебурит обладает высокими твёрдостью и хрупкостью.

Степень — эвтектичность — чугун

Степень эвтектичности чугуна определяется долей эвтектики в его структуре. В случае чистых железоуглеродистых сплавов она вычисляется по правилу рычага на коноде ЕС ( или Е С) эвтектического превращения ( фиг.

Степень эвтектичности чугуна определяется долей эвтектики в его структуре.

Прямые линии Са на диаграмме показывают степень эвтектичности чугуна с учетом углеродного эквивалента. Если эта величина равна 4 25, то чугун эвтектический; если она меньше 4 25, то чугун доэвтектпческий.

На диаграммах отражено влияние кремния на степень эвтектичности чугуна : по мере увеличения его содержания снижается ликвидус ТБ и сужается двухфазная область Ж — — А.

При затвердевании доэвтектических чугунов вначале кристаллизуется избыточный аустенит. Как и в сером до-эвтектическом чугуне, он растет в виде трехмерных денд-ритов. Их количество, величина и разветвленность определяются степенью эвтектичности чугуна и условиями охлаждения. Затем происходит одновременная кристаллизация аустенита и цементита в ходе эвтектического распада жидкого раствора.

Образование шаровидного графита в высококремнистых чугунах происходит лишь в условиях, обеспечивающих значительное переохлаждение расплава. В практике производства отливок большое значение имеет образование сильно разветвленного, в том числе междендритного графита при ускоренном затвердевании чугуна с повышенным содержанием кремния. В случае медленной кристаллизации чугуна, напротив, повышение содержания кремния приводит к образованию более грубого графита. Это является следствием повышения степени эвтектичности чугуна при добавке к нему кремния и обнаруживается прежде всего в малоуглеродистых чугунах.

Присутствие в железоуглеродистых сплавах

Чугуны

в доэвтектических чугунах

При охлаждении жидкой фазы состава доэвтектического чугуна первым начинает кристаллизоваться аустенит, вследствие чего состав жидкой фазы начинает смещаться в сторону увеличения концентрации углерода (ввиду меньшей растворимости углерода в аустените). По достижении точки эвтектики (4,3 % углерода, 1147 °C) начинается кристаллизация эвтектики — ледебурита. В процессе дальнейшего охлаждения чугуна в интервале температур от 1147 °C до 727 °C аустенит обедняется углеродом и выделяется вторичный цементит. Вторичный цементит, выделяющийся по границам зерен аустенита, сливается с цементитом ледебурита, поэтому практически не виден под микроскопом. При небольшом переохлаждении ниже 727 °C аустенит по эвтектоидной реакции превращается в перлит (разделяется на феррит и цементит). Таким образом, в доэвтектических белых чугунах, при комнатной температуре, ледебурит, как структурная составляющая, присутствует наряду с перлитом и вторичным цементитом.

в эвтектическом чугуне

При охлаждении жидкой фазы состава точки эвтектики до температуры 1147 °C начинается одновременная кристаллизация смеси аустенита и цементита — ледебурита. В дальнейшем аустенит распадается на феррито-цементитную смесь (перлит).

в заэвтектических чугунах

В заэвтектических белых чугунах из жидкости кристаллизуется первичный цементит в виде плоских игл, затем образуется ледебурит. При комнатной температуре эаэвтектический белый чугун содержит две структурные составляющие: первичный цементит и ледебурит.

Ледебурит может образовываться в сталях если в них, во-первых, содержание углерода достаточно велико (свыше 0,7 % (

1,3 %—1,5 %), что соответствует инструментальным сталям), и, во-вторых, при высоком содержании карбидообразующих легирующих элементов (Cr, W, Ti, Mo и др.). Введение этих легирующих элементов, в больших количествах, уменьшает растворимость углерода в аустените и перлите, что, в определённых случаях, и приводит к возможности выделения эвтектики при, сравнительно, малых содержаниях углерода.
Такие стали (например, быстрорежущая) называют ледебуритными.

Структура и свойства

Основная фаза, инициирующая зарождение ледебурита — цементит. На пластинке цементита, зародившейся в эвтектической жидкости, разрастается плоский дендрит аустенита. Далее идет сравнительно быстрый парный рост взаимно проросших кристаллов обеих фаз. Каждая из фаз в пределах одной колонии ледебурита непрерывна, то есть относится к одному кристаллу.

В зависимости от температуры, фазовый состав ледебурита может быть разным. Так в температурном интервале от 1147 °C до 727 °C ледебурит состоит из аустенита и цементита, а при температурах ниже 727 °C — из феррита и цементита.

Ледебурит обладает высокими твёрдостью и хрупкостью.

Фазовая диаграмма Железо — Углерод.

Доэвтектический чугун

Титан понижает температуру эвтектического превращения и способствует переохлаждению чугуна, при содержании до 0 5 % в доэвтектическом чугуне способствует графитизации и выделению графита в виде мелких пластин. Титан является хорошим раскислителем, способствует равномерному распределению в чугуне графита. Титан нейтрализует действие хрома в чугуне, являясь модификатором, вследствие чего отпадает необходимость в повышении содержания кремния. Титан способствует повышению механических свойств, особенно прочности высокоуглеродистых чугунов. При содержании 0 18 — 0 20 % титан с углеродом образуют карбиды и препятствуют графитизации. Титан используют как модификатор при производстве ковкого чугуна, но для отливок из высокопрочного чугуна Ti нежелательная примесь, так как препятствует образованию шаровидного графита.

В зависимости от концентрации углерода в сплаве чугуны разделяются на доэвтектические, эвтектиче: кие и заэвтектические: доэвтектические чугуны содержат 2 14 — 4 3 % С и имеют структуру перлит — Ь цементит; эвтектические чугуны содержат 4 3 % С и состоят из ледебурита; заэвтектический чугун содержит более 4 3 % С, имеет структуру ледебурит цементит.

Такой же распавшийся аустенит наблюдается также и на избыточных ( темных) участках, содержащихся в большем или меньшем количестве в доэвтектических чугунах ( фиг.

Эвтектический состав чугунов с 30 — 35 % Сг приходится на — 2 5 % С. Доэвтектический чугун имеет структуру твердого раствора хромистого феррита и эвтектических карбидов, количество которых зависит от содержания углерода.

Твердая фаза в области, лежащей между линиями EGF и PSK с содержанием углерода более 2 14 %, соответствующая белым чугунам, имеет различный состав. Доэвтектические чугуны ( 2 14 — 4 3 % углерода) состоят из аустенита и ледебурита, эв тектические ( 4 3 %) из ледебурита и заэвтектические ( 4 3 — 6 67 %) из цементита и ледебурита. При этом, в отличие от сталей, температура плавления чугунов ( линия EGF) постоянна и не зависит от содержания в них углерода.

Чугуны по структурным свойствам подразделяют на доэвтек-тические и заэвтектические относительно эвтектического состава 4 3 % С. Доэвтектические чугуны имеют перлитно-ледебуритную структуру, а заэвтектические — цементитно-ледебуритную.

Во всех чугунах имеется аустенит. В доэвтектических чугунах имеется свободный аустенит ( см. сплав / — /, фиг.

Наконец, в доэвтектических чугунах первичные выделения аустенита меняют свою концентрацию при охлаждении от точки 3 до точки 4 ( сплав / CJ от 2 до 0 8 % С, и в точке 4 происходит перлитное превращение. Структура такого доэвтектического чугуна состоит из перлита, ледебурита и вторичного цементита. Структура доэвтектического чугуна показана на фиг.

Наконец, в доэвтектических чугунах первичные выделения аусте-нита меняют свою концентрацию при охлаждении от точки 3 до точки 4 ( сплав KJ) от 2 14 до 0 8 % С, и в точке 4 происходит перлитное превращение. Структура такого доэвтектического чугуна состоит из перлита, ледебурита и вторичного цементита.

Структура и свойства

Основная фаза, инициирующая зарождение ледебурита — цементит. На пластинке цементита, зародившейся в эвтектической жидкости, разрастается плоский дендрит аустенита. Далее идет сравнительно быстрый парный рост взаимно проросших кристаллов обеих фаз. Каждая из фаз в пределах одной колонии ледебурита непрерывна, то есть относится к одному кристаллу.

В зависимости от температуры, фазовый состав ледебурита может быть разным. Так в температурном интервале от 1147 °C до 727 °C ледебурит состоит из аустенита и цементита, а при температурах ниже 727 °C — из феррита и цементита.

Ледебурит обладает высокими твёрдостью и хрупкостью.

Структура и свойства

Основная фаза, инициирующая зарождение ледебурита — цементит. На пластинке цементита, зародившейся в эвтектической жидкости, разрастается плоский дендрит аустенита. Далее идет сравнительно быстрый парный рост взаимно проросших кристаллов обеих фаз. Каждая из фаз в пределах одной колонии ледебурита непрерывна, то есть относится к одному кристаллу.

В зависимости от температуры, фазовый состав ледебурита может быть разным. Так в температурном интервале от 1147 °C до 727 °C ледебурит состоит из аустенита и цементита, а при температурах ниже 727 °C — из феррита и цементита.

Ледебурит обладает высокими твёрдостью и хрупкостью.

Эвтектичность

Эвтектичность является важной характеристикой сплава Fe-С — Si, так как определяет температуру плавления, жидкотекучесть и выделение графита при затвердевании.

Степень эвтектичности чугуна определяется долей эвтектики в его структуре. В случае чистых железоуглеродистых сплавов она вычисляется по правилу рычага на коноде ЕС ( или Е С) эвтектического превращения ( фиг.

Степень эвтектичности чугуна определяется долей эвтектики в его структуре.

Подсчет степени эвтектичности этих чугунов показывает, что она близка к единице. В толстостенном литье, где содержание фосфора более низкое, чем в тонкостенном, величина 5Э немного меньше. Следовательно, можно сказать, что большая часть чугунов, рекомендуемых для эмалирования, относится к эвтектическому типу.

При увеличении эвтектичности обычного чугуна количество и форма выделяющегося при охлаждении графита изменяются. Вследствие этого изменяется состав аустенита, а концентрация углерода в нем становится менее равномерной, чем в синтетическом чугуне. Неоднородность аустенита по углероду и кремнию усиливается также и вследствие затруднения диффузии углерода. Поэтому в обычных чугунах наблюдается некоторая неоднородность перлитной основы чугуна. В немодифицированном синтетическом чугуне, в котором выделение и образование графитной составляющей из-за отсутствия достаточного количества зародышей сильно задерживается во времени по сравнению с выделением и ростом первичного аустенита, структура перлитной матрицы однородна. Понижение температуры превращения аустенита, а также повышение концентрации марганца, хрома и других элементов, увеличивающих устойчивость переохлажденного аустенита, вызывает повышение дисперсности перлита. С увеличением содержания углерода и повышением степени эвтектичности устойчивость аустенита снижается.

С уменьшением степени эвтектичности отдельные прочностные свойства немодифицированных чугунов возрастают неравномерно. Так, например, предел прочности при изгибе увеличивается значительно быстрее, чем предел прочности при растяжении, особенно у синтетического чугуна, полученного из стальной стружки. Сильное снижение прочности при изгибе в случае увеличения степени эвтектичности наблюдается у обычного чугуна, выплавленного на основе чугунной стружки.

При определении степени эвтектичности необходимо опуститься по шкале 5с на два деления, так как предполагается, что чугун содержит 0 4 % фосфора.

Даже при малой степени эвтектичности белый чугун хрупок. Легирование его хромом приводит к повышению характеристик прочности и пластичности, но лишь начиная с того момента, когда ледебурит заменяется хромистокарбидной эвтектикой с пластичной матрицей. Резкое изменение свойств можно наблюдать при легировании белого чугуна ванадием, так как колонии эвтектики у V4C3 состоят из пластичной основы, армированной высокотвердым карбидом.

В сплаве Fe-С — Si эвтектичность как характеристика, связанная с линией ликвидуса, определяет температуру плавления шва, жидкотекучесть и выделение графита при затвердевании. В результате понижения температуры расплава уменьшается степень образования карбидов, что способствует выделению свободного графита.

Принятая прямолинейная зависимость прочностных характеристик от степени эвтектичности оказалась достаточно правомерной. Во всех случаях критерий надежности ( л коэффициента корреляции у достаточно высок. Наименее зависит от степени эвтектичности величина стрелы прогиба и отношение прочности чугуна при изгибе и растяжении, что естественно, так как степень эвтектичности в большей мере характеризует графитную составляющую, а не металлическую матрицу.

Прямые линии Са на диаграмме показывают степень эвтектичности чугуна с учетом углеродного эквивалента. Если эта величина равна 4 25, то чугун эвтектический; если она меньше 4 25, то чугун доэвтектпческий.

На диаграммах отражено влияние кремния на степень эвтектичности чугуна : по мере увеличения его содержания снижается ликвидус ТБ и сужается двухфазная область Ж — — А.

Источник