Ca urmare a transformării, carbonul nu numai că poate interacționa chimic cu fierul, dar poate fi eliberat și în stare elementară sub formă de grafit. Faza lichida, austenita si ferita pot fi in echilibru cu grafitul.
Diagrama stării de fier-grafit este prezentată prin linii punctate în Fig. 11.1. Liniile diagramei sunt deasupra liniilor diagramei fier-cementite. Temperaturile și prevrasheny eutectoid eutectica respectiv 1153oS și 738 o C. Punctul C. E, S - stânga-decalate și situate la o concentrație de carbon de 4,24, 2,11 și 0,7%, respectiv.
Ris.11.1. Diagrama stare a carbonului: linii solide - sistem cementit; punctat - grafit
La temperaturi ridicate, cementite se descompune prin eliberarea grafitului, astfel că diagrama de stare a cementitei de fier este metastabilă, iar diagrama fier-grafit este stabilă. Procesul de formare a grafitului în aliaje de fier cu carbon se numește grafitizare.
Procesul de grafitizare.
Grafitul este o modificare polimorfă a carbonului. Deoarece grafitul conține carbon 100% și cementite - 6,67%. faza lichidă și austenita sunt mai aproape de compoziție față de cementită decât de grafit. În consecință, formarea cementitei din faza lichidă și austenită trebuie să se desfășoare mai ușor decât grafitul.
Pe de altă parte, atunci când este încălzit, cementitul se descompune în fier și carbon. În consecință, grafitul este o fază mai stabilă decât cementitul.
Există două modalități posibile de formare a grafitului în fontă.
În condiții favorabile (prezența centrelor de cristalizare a grafitului în faza lichidă și răcirea foarte lentă), apare formarea directă a grafitului din faza lichidă.
Când s-a descompus cementitul format anterior. La temperaturi de peste 738 ° C, cementite se descompune într-un amestec de austenită și grafit conform schemei
.
La temperaturi sub 738 ° C, descompunerea cementitei se efectuează conform schemei:
.
La rate scăzute de răcire, gradul de descompunere a cementitei este mai mare.
Grafitizarea din faza lichidă, precum și din descompunerea cementitei primare și a cementitei, care face parte din eutectic, se numește stadiul primar al grafitizării.
Separarea grafitului secundar de austenită se numește o etapă intermediară de grafitizare.
Formarea eutectoid de grafit și grafit format ca urmare a cementită constituind perlitei se numește stadieygrafitizatsii secundar.
Structura fontelor turnate depinde de gradul de grafitizare, adică de cât de mult carbon este în starea legată.
Fig. 11.2. Schema de formare a structurilor în timpul grafitizării
Holdingul la o temperatură mai mare de 738 ° C duce la grafitizarea excesului de cementită insolubilă. Dacă procesul este complet complet, atunci la temperatură ridicată structura va consta din austenită și grafit și după răcire - din perlit și grafit.
Când procesul de grafitizare primară este incompletă, peste temperatura de 738 ° C, structura constă din austenită, grafit și cementită și sub această temperatură - din perlit, grafit și cementită.
Când trece prin punctul critic al transformării austenitei în perlit și ținând-o la o temperatură sub critică, va rezulta descompunerea cementitei, care face parte din perlit (grafitizare secundară). Dacă procesul este completat complet, atunci structura constă din ferită și grafit, dacă procesul este incomplet - din perlit, ferită și grafit.
Efectul grafitului asupra proprietăților mecanice ale turnărilor.
Includerile de grafit pot fi considerate ca o formă corespunzătoare de goluri în structura fontei. Lângă astfel de defecte sub stres, concentrațiile sunt concentrate, valoarea lor fiind mai mare, cu cât defectul este mai acut. Rezultă că incluziunile de grafit ale formei plăcii maximizează slăbirea metalului. Forma floculantă este mai favorabilă, iar forma sferică a grafitului este optimă. Plasticitatea depinde de forma în același mod. Alungirea relativă () pentru fonta cenușie este de 0,5%. pentru maleabilitate - până la 10%. pentru rezistență ridicată - până la 15%.
Prezența grafitului reduce brusc rezistența în moduri grave de încărcare: impactul; diferența. Rezistența la comprimare este redusă puțin.
Partea pozitivă a prezenței grafitului.
grafitul îmbunătățește prelucrabilitatea prin tăiere, deoarece se formează fragmente fragile;
fonta are proprietăți antifricțiune mai bune decât oțelul, deoarece prezența grafitului asigură o lubrifiere suplimentară a suprafețelor de frecare;
datorită microtesturilor umplute cu grafit, fonta amorsează vibrațiile și crește vâscozitatea ciclică;
Elementele din fontă nu sunt sensibile la concentratori externi de tensiune (adâncituri, găuri, treceri în secțiuni);
fonta este mult mai ieftină decât oțelul;
producția de produse din fontă este mai ieftină decât fabricarea produselor din bilete de oțel prin tăiere, precum și formarea prin injecție și prelucrarea cu prelucrare ulterioară.
Fontă cenușie cu grafit lamelar, clasificarea, proprietățile, marcarea, aplicarea. (naiba știe)
Primul factor structural care afectează proprietățile fontei cenușii este caracterul incluziunilor de grafit. Grafit nodular fier gri are o formă de petale microsections vizibile, cum ar fi placa cu margini ascuțite, care sunt concentratori puternice de stres. Un astfel de grafit fulg este cel mai puternic reduce ductilitate, duritatea și rezistența metalului; astfel încât elongație de fier obișnuit fontă cenușie este de 0,5% sau mai puțin, duritatea - 1kgmsm mai puțin, rezistența la tracțiune de 12 până la 24kgsmm (120-240 MPa). duritate,
determinată în principal de baza metalică structurală, nu depășește 200 HB (pentru fontă perlitică). Duritatea și rezistența fontei crește odată cu creșterea cantității de component perlit. Rezistența la tracțiune a foarfecelor gri este mult mai scăzută decât cea a oțelului (cu aceeași duritate).
La proiectarea pieselor de mașină, trebuie avut în vedere faptul că fiarele din fontă gri lucrează mai bine la compresiune decât la tracțiune. Ele sunt mai puțin sensibile la tranzițiile cu secțiune transversală ascuțită, inciziile și defectele de suprafață în timpul încărcării ciclice. Ei bine absorb vibrațiile în vibrații datorate frecării interne înalte. Au proprietăți antifricțiune ridicate datorită lubrifiantului grafitului. Fonta cenușie este bine prelucrată prin tăiere, în anumite condiții poate fi sudată, ieftină și ușor de fabricație. Printre proprietățile negative ale fontei cenușii se numără modificarea volumului turnărilor cu încălzire repetată. Acest fenomen se numește creșterea fontei. Aceasta constă în creșterea volumului cu încălzire repetată sau prelungită a fontei la temperaturi de peste 400 ° C. În același timp, apar defecțiuni ale produselor și scăderea proprietăților mecanice.
Cu cat sunt mai mici placile de grafit si cu cat sunt mai izolate unul de celalalt, cu atat sunt mai mari proprietatile de rezistenta ale fontei cu aceeasi baza metalica.
Șlefuirea grafitului poate fi realizată prin introducerea în fontă lichidă sub formă de aditivi speciali cum ar fi ferosiliciu (1 kg / t), silicocalciu, aluminiu. Tratarea fierului lichid cu acești aditivi pentru a-și schimba structura - grafitul de măcinare - se numește fontă modificată. Modificatorii formează numeroase centre de grafitizare în fier lichid, ducând la formarea intensă a numeroase precipitate fine de grafit (fig.3, d). Baza metalică este, de obicei, perlit. Modificarea permite creșterea rezistenței fontei în 1,5-2,0 ori, aceste proprietăți fiind aproape identice în secțiunea transversală a turnării.
Fierul modificat are o rezistență mai mare la uzură, o bună prelucrare a sculei de tăiere și prezintă o tendință scăzută de creștere atunci când este încălzită.
Conform GOST 1412-85, piese turnate din fontă următoarele clase: SCH10, SCH15, SCH18, SCh20, GI25, SCH28, GI30, SCH35. Aici, indicele "MF" înseamnă "fontă cenușie". Numerele corespund desemnării marca rezistența minimă la tracțiune (v kgf / mm). Fier SCH10 - feritei, fabricat din acesta laminat malootvetstvennoe: plută, duze, capace, furtune, jachete, farfurii, rafturi, bolarzi, tobe turlele și vinciuri, amarare fairleads etc. Sch15, SCH18, SCh20 - perlitice feritic .. Dintre aceste piese fabricate se confruntă cu sarcini dinamice mici și medii, precum și lucrează la frecare uscată, cu ungere cu un aer sau presiune hidraulică. De ferită perlita fontă în industria de automobile sunt carcase fabricate, tamburi de frână, capac. Rezervorul de fabricație fonta cenușie este materialul structural principal (mașinile cadru și sub formă de bară, tabele și diapozitive superioară, Papusi fixe și transport al.). In navei mecanice - motoare și viteză medie diesel marin, cilindri hidraulici, pompe hidraulice și mosoare carcasa și o altă injecție de încărcare - un bloc cilindru, cap cilindru și linie joasă.
Pornind de la C25, fonta turnată are o bază perlită și este modificată prin aditivi de grafitizare. Aceste fiare de călcat sunt utilizate pentru fabricarea de piese supuse la sarcini mari statice și dinamice sau condiții de uzură grele: roți dințate, pinioane, ratchets, fuse, tamburi de frână, bucșe speciale.
Proprietățile mecanice ale fontă poate fi îmbunătățită în continuare prin schimbarea formei de incluziuni de grafit alungite în venele din jurul descărcării sferice. fier nodular se numește o rezistență ridicată (Fig.4 și, d). Datorită formei sferice de grafit turnat substrat metalic de fier este mai puțin fragmentată, reduce efectul incluziuni de grafit ca incizii și aliajul atinge rezistența oțelului sredneuglerodistoj - 800 MPa. Pe lângă înaltă rezistență grafit formă sferică asigură, de asemenea, că o ductilitate relativ ridicată (până la = 17%) și viscozitatea fontă ductilă. O astfel de fier obținut prin modificarea (microaliere) aditivi lichizi de fier (0,1-0,5% în greutate porțiuni din fontă tratate de magneziu, 0,2-0,3% ceriu, ytriu și alte elemente). Este introdus ferosiliciul pentru a zdrobi incluziunile.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: