Первичного цементита

В доэвтектических сплавах, т. е. сплавах, содержащих углерода меньше 4,3% (но больше 2,14), эвтектическому превращению предшествует выделение первичного аустенита.

Дальнейший нагрев выше 200°С приведет к иному превращению, вызывающему расширение стали. Это так называемое второе превращение при отпуске захватывает интервал температур 200—300°С. В этом интервале остаточный аустенит превращается в гетерогенную смесь, состоящую из пересыщенного а-раствора и карбида. Другими словами, при этом превращении остаточный аустенит превращается в отпущенный мартенсит. Это превращение диффузионное и по своей природе похоже на бейнитное превращение первичного аустенита.

Кривая охлаждения свободно затвердевшей отливки характеризуется резко выраженными температурными остановками. Если первая остановка связана с образованием в расплаве первичного аустенита, то вторая соответствует эвтектической кристаллизации при 1424 К с заметным повышением температуры, поскольку процесс графитизации сопровождается выделением тепла. Скорость охлаждения центральной зоны свободно затвердевшей отливки составляет 2,15—2,40 К/с.

стали Х18Н9ТЛ при давлении 70—100 МН/мй достигнуто плотное строение отливки по всему объему со структурой из равноосных кристаллов. Микроструктура стали состоит из раздробленного первичного аустенита, а карбиды измельчены и равномерно распределены по всему полю аустенитных зерен [15]. Поэтому закаленная с температуры 1050° С сталь, хотя и отличается большим растворением карбидов, не имеет заметных изменений механических и других свойств.

снижением температуры начала первичной кристаллизации (вы* деления аустенита), а также сокращением в условиях ускоренного охлаждения всего температурного интервала кристаллизации и тем самым устранением дендритного строения кристаллитов первичного аустенита и образованием тонкодисперсной, вытянутой вдоль них цементитной эвтектики;

Строение поверхности излома сплавов с 12 % Мп позволяет предположить, что охрупчивание сплава вызвано ликвацией по химическому составу по границам зерен первичного- аустенита. Однако имеются данные [7] не в пользу этого предположения. Микрорентгеноепектральным анализом поверхности межкристаллитного излома закаленного сплава Fe—12Mn — 0,2Ti не обнаружено значительной разницы в локальном химическом составе по сравнению с результатами, полученными при анализе массивного транскристаллитного излома, что свидетельствует об отсутствии значительной ликвации по химическому составу по границам зерен при аустенизирующей термообработке. '

Существенное влияние на соотношение фаз у и ос и на склонность к образованию сг-фазы оказывают С, Mo, Si и некоторые другие легирующие элементы. Следует отметить, что а-фаза может образоваться как из а-, так и из у-твердого раствора. Вследствие того, что диффузионные процессы в ферритной фазе идут быстрее, образование ст-фазы в этой составляющей можно ожидать раньше, чем в у-фазе. При образовании а-фазы из феррита а-твердый раствор обедняется содержанием хрома часто до содержания, соответствующего возможности образования аустенитной структуры, по составу отличающейся от первичного аустенита. В этом случае образовавшемуся аустениту присваивают

На дифференциальных кривых охлаждения зубцы, соответствующие выделению первичных кристаллов аустенита, повернуты вниз (рис. 3,1, а, б). Следовательно, выделение первичных кристаллов аустенита в модифицированном ферросилицием чугуне начинается несколько позднее, чем в немодифицированном сплаве. Объясняется это, видимо, тем, что при добавке кремния состав доэвтектического чугуна сдвигается в сторону эвтектики. Возможно также, что влияние вызывается и другими факторами, так как оно наблюдается уже при добавке всего 0,2% ферросилиция. Можно утверждать, что добавка ферросилиция в жидкий чугун не оказывает затравочного действия при кристаллизации первичного аустенита^. Такое влияние ферросилиция проявляется при эвтектической

существенное значение в образовании структуры модифицированного чугуна. Если скорость роста дендритов аустенита в обоих случаях одинакова, а при модифицировании чугуна ферросилицием нет оснований полагать, что она изменится, то в модифицированном сплаве дендриты аустенита вырастают до меньших размеров, чем в немодифицированном. Это подтверждается исследованием структуры модифицированного и немодифицированного чугуна, в то время как в немодифицированном сплаве четко видны крупные дендриты первичного аустенита, в модифицированном чугуне они менее развиты.

При увеличении эвтектичности обычного чугуна количество и форма выделяющегося при охлаждении графита изменяются Вследствие этого изменяется состав аустенита, а концентрация углерода в нем становится ме нее равномерной, чем в синтетическом чугуне Неоднород ность аустенита по углероду и кремнию усиливается так же 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 эвтек тичности устойчивость аустенита снижается

Отсутствие в синтетическом чугуне примесей, не рас творимых в железе и скапливающихся перед фронтом кристаллизации первичного аустенита, обусловливает чи стоту границ перлитных зерен металлической основы i прочный контакт между ними, что вызывает повышение прочностных свойств синтетического чугуна по сравнению с обычным, в котором связь между отдельными зернами матрицы неполная С повышением дисперсности и одно родности перлита повышаются твердость и прочность ме таллической основы синтетических чугунов

Для заэвтектического сплава, например сплава К? (рис. 138), начальная стадия кристаллизации заключается в выделении первичного цементита, начинающемся на линии ликвидус CD (точка 4).

Выделение цементита вызывает обеднение жидкости углеродом. В точке 5, лежащей на линии ECF, состав жидкости примет концентрацию С и начнется процесс эвтектической кристаллизации. В результате первичной кристаллизации структура сплава будет состоять из кристаллов первичного цементита и ледебурита.

цементит называется третичным цементитом (в отличие от первичного цементита, выделяющегося из жидкости, и вторичного цементита, выделяющегося из аустенита).

А В (линия ликвидус) показывает температуру начала кристаллизации б-феррита (Фб) из жидкого сплава (Ж); ВС (линия ликвидус) соответствует температуре начала кристаллизации аустенита (А) из жидкого сплава (Ж); CD (линия ликвидус) соответствует температуре начала кристаллизации первичного цементита (Fe3C)

Заэвтектические чугуны (4,3—6,67 % С) начинают затвердевать с понижением температуры по линии ликвидус CD, когда в жидкой фазе зарождаются и растут кристаллы цементита. Концентрация углерода в жидком сплаве с понижением температуры уменьшается по линии ликвидус. Так, при температуре /ls состав жидкости в сплаве 4 определится точкой 10. При температуре 1147 °С жидкость достигает эвтектической концентрации 4,3 % С (точка С) и затвердевает с образованием ледебурита. После затвердевания заэвтектиче скне чугуны состоят из первичного цементита и ледебурита (см. рис. 75, 76).

При понижении температуры эвтектический аустенит обедняется углеродом вследствие выделения избыточного цементита и при температуре 727 °С распадается с образованием перлита. После охлаждения заэв-тектические чугуны состоят из первичного цементита, имеющего форму пластин, и ледебурита (перлит + цементит) (рис. 78, б). С повышением содержания углерода количество цементита возрастает.

Все сплавы в интервале концентраций от 4,3 до 6,67% С кристаллизуются подобно сплаву /. До точки / происходит охлаждение однофазного жидкого раствора. В интервале /—2 выпадают кристаллы первичного цементита (Ц\ ). При двух фазах в двухкомпонентной системе с=1, поэтому возможно замедленное охлаждение (рис. 5.3,6). Причем жидкий раствор обедняется С в связи с кристаллизацией высокоуглеродистого цементита; состав жидкого раствора изменяется по участку 1—С (линии ликвидуса). При достижении 1147Q С (точка 2) заэвтектический сплав (4,3%С) кристаллизуется с образованием эвтектики из аустенита (АЕ. 2% С) и цементита. Это ледебурит. При трех фазах (жидкий раствор, аустенит, цементит) с = 0 и возникает нонва-риантное равновесие. Невозможно изменение состава фаз или температуры, что характеризуется площадкой 2—2' на кривой охлаждения (рис. 5.3,6). После затвердевания сплав состоит из первичных кристаллов цементита и ледебуритной эвтектики и происходит дальнейшее охлаждение.

Сплав IV является заэвтектическим сплавом. От точки 8 до точки 9 идет кристаллизация первичного цементита (Ц). В точке 9 жидкая фаза достигает эфтектической концентрации (4,3% С) и идет эвтектическое превращение, образуется ледебурит. Превращение ледебурита до комнатной температуры аналогично сплаву III. Структура сплава - иглы первичного цементита и ледебурит.

АВ (линия ликвидус) показывает температуру, ниже которой происходит кристаллизация б-феррита (Фв) из жидкого сплава (Ж); ВС (линия ликвидус) соответствует температуре начала кристаллизации аустенита (А) из жидкого сплава (Ж); CD (линия ликвидус) соответствует температуре начала кристаллизации первичного цементита (FeeCr) из жидкого сплава (Ж) АН (линия

Заэвтектические чугуны (4,3—6,67 % С) начинают затвердевать с понижением температурь] по линии ликвидус CD, когда в жидкой фазе зарождаются и растут кристаллы цементита. Концентрация углерода в жидком сплаве с понижением температуры уменьшается по линии ликвидус. При температуре 1147 °С жидкость достигает эвтектической концентрации 4,3 % С (точка С) и затвердевает е образованием ледебурита. После затвердевания заэвтектические чугуны состоят из первичного цементита и ледебурита.

тические чугуны состоят ?3 первичного цементита, имеющего форму пластин, и ледебурита (перлит -f цементит) (см. рис. 85, в). С повышением содержания углерода количество цементита возрастает.