Ледебурит

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 – это эвтектика в сплаве железо-углерод, которая кристаллизуется из жидкого сплава с концентрацией 4,3% углерода при постоянной температуре 1147°С. На диаграмме состояния ледебурит присутствует в очень большой области изменения концентрации углерода – от 2,14% до 6,67%. Ледебурит состоит из аустенита и цементита при температуре выше А₁ (выше линии PSK). Замечательно то, что аустенит претерпевает фазовое превращение аустенит-перлит при 727^оС, но структура по-прежнему называется ледебуритом. Ниже А₁ ледебурит состоит из перлита и цементита  (рис. 1).
Ледебурит твёрдый и хрупкий: твердость по Бринеллю составляет НВ = 5000 — 6000 МПа, относительное удлинение — δ = 1-2%.

Рисунок 1. Диаграмма состояния железо-углерод с областями существования ледебурита:  — аустенит+цементит;  — перлит + цементит.

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^оС 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 ^оC до 727 ^оC аустенит обедняется углеродом и выделяется вторичный цементит. Он сливается с цементитом ледебурита, но для нашего рассмотрения это не принципиально. Ниже 727 ^оC 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 ^оC были аустенитом. Белой стрелкой показан ледебурит. Он закристаллизовался последним и не изменился по своей морфологии. Аустенит, расположенный «в дырочках», ниже 727 ^оC превратился в перлит. Это хорошо видно на рис.3.

Рисунок 2. Дендритная структура доэвтектического чугуна.

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 ^оC 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

В заэвтектических белых чугунах из жидкости кристаллизуется первичный цементит в виде плоских игл, затем образуется ледебурит. При комнатной температуре заэвтектический белый чугун содержит две структурные составляющие: первичный цементит и ледебурит. На рис. 5 показан заэвтектический чугун, правда, высоколегированный. Но, так или иначе – в структуре присутствуют первичные карбиды и эвтектика. Особенно наглядно видно на рис.5а – дендриты карбида и ледебуритная эвтектика. Она выглядит немного по иному, но в некоторых местах имеет характерное строение (рис.6, структура ледебурита выделена красным). Зато ледебурит тут «настоящий» — с аустенитом. Просто легирование снижает температуру перлитного превращения, и при комнатной температуре имеет место аустенит.

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).

Рисунок 7. Включения ледебурита: а – серый чугун (СЧ) с перлитной матрицей; б — высокопрочный чугун (ВЧ), матрица феррито-перлитная, без травления

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

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

Структура «ледебурит» названа в честь первого ординарного профессора черной металлургии, соляного дела и механико-металлургических технологий Карла Генриха Адольфа Бернхарда Ледебура (1837-1906) – тайного горного советника королевства Саксонии. Именно он открыл эту структуру — одну из основных структурных составляющих железоуглеродистых сплавов.

Ледебур был сыном начальника почтового отделения, скончавшегося в 1956 г. К этому времени Адольф Ледебур закончил практику на государственном металлургическом заводе в Южном Гарце. С 1856 г. он учился в коллегии Каролины в Брауншвейге. В 1858г. он был вынужден закончить обучение по финансовым обстоятельствам и работал в Гарце, позднее в Рюбеланде временно в качестве управляющего. В 1859 Ледебур получил допуск к экзамену как чиновник металлургического завода. После сдачи экзамена он в 1862г. начал свою деятельность как аспирант по металлургии на металлургическом заводе графа Отто цу Штольберг-Вернигероде в Ильзенбурге. В 1866 Ледебур женился на дочери Ильсенбургского инспектора металлургии Эдуарда Шотта, после того, как в 1864г. он был повышен до контролера металлургии. Между 1869 и 1871 Ледебур руководил чугуннолитейным производством Шварцкопф в Берлине, потом он поменял место работы на графское отдельное металлургическое предприятие в Грёдице, где он в конце концов стал работать мастером. В 1884, после 13 лет, превратившись в ответственного практика, он был приглашен в качестве профессора металлургии и литейного дела в королевскую горную академию во Фрайберге (Саксония).
Награды, присужденные Ледебуру как тайному горному советнику, так же как и профессору, которыми он был награжден к моменту своей смерти, в той же степени за руководство лабораторией металлургического завода, уже организованной к 1875г. Непреходящая заслуга Ледебура в ходе исследования эвтектических систем железо – углерод — это доказательство (существования) мелкозернистой смеси перлита и цементита, образующейся при охлаждении расплава чугуна, которая в его честь была названа ледебуритом. Между 1896 и 1898 Ледебур работал даже в Японии как советник при создании железной индустрии и ему также была предложена кафедра металлургии черных металлов в университет Токио. По его планам последовало сооружение императорского стального завода Явата в префектуре Фукуока на Кюсю, на оборудование которого были получены из Германии 5 миллионов рейхсмарок в ценных бумагах. С 1899 по 1901 Адольф Ледебур – ректор горной академии во Фрайберге. Ледебур был к тому же первым ректором, который вместо назначения, имевшего место до сих пор, был избран на свою должность. Между 1903 и 1905 гг Ледебур вновь был ректором высшей школы. Его многочисленные работы по черной металлургии, опубликованным впервые к 1883 и переведенные на некоторые языки учебники по железному и стальному литью, претерпели много переизданий. Достойно внимания то, что подготовлено учебное пособие, содержащее бухгалтерский учет и расчет себестоимости.
Ледебур был обладателем многих орденов, в том числе был награжден орденами России, Японии, Саксонии и Испании. В его честь также в 1930 около кампуса горной академии во Фрайберге новое строение колледжа металлургического института было названо зданием Ледебура. Кроме того, улица Ледебура во Фрайберге и площадь Адольфа Ледебура в Бланкенберге носят его имя.
Объединение немецких литейщиков в 1934 учредило в его честь памятную медаль Адольфа Ледебура за заслуги в литейном деле.
Карл Генрих Адольф Бернхард Ледебур скончался во Фрайберге 7 июня 1906 г. на шестьдесят девятом году жизни.

Железоуглеродистые сплавы (структурный и фазовый составы). — КиберПедия

№ 105. Как называется структура, представляющая собой твердый раствор углерода в

А-железе?

А) Перлит. В) Цементит. С) Феррит. D) Аустенит.

№ 106. Как называется структура, представляющая собой твердый раствор углерода в у-железе?

А) Цементит. В) Феррит. С) Аустенит. D) Ледебурит.

№ 107. Как называется структура, представляющая собой карбид железа -Fe₃C?

А) Феррит. В) Аустенит. С) Ледебурит. D)Цементит.

№ 108. Как называется структура, представляющая собой механическую смесь феррита и цементита?

А) Перлит. В) δ-феррит. С) Аустенит. D) Ледебурит.

№ 109. Как называется структура, представляющая собой механическую смесь аустенита и цементита?

А) Перлит. В) Феррит. С) Ледебурит. D) δ -феррит.

№ 110. На каком участке диаграммы железо-цементит протекает эвтектоидная реакция?

А) В области QPSKL. В) В области SECFK.C)Ha линии ECF. D) На линии PSK.

№ 111. На каком участке диаграммы железо-цементит протекает эвтектиче­ская реакция?

А) На линии ECF.В) В области SECFK. С) В области EIBC. D) На линии PSK.

№ 112. Какой процесс протекает на линии HIB диаграммы железо-углерод?

А) Исчезают кристаллы 5-феррита. В) Образование перлита. С) Перитектическая реакция

D) Завершается кристаллизация доэвтектоидных сталей.

№ 113. Какая из структурных составляющих железоуглеродистых сплавов обладает при комнатной температуре наибольшей пластичностью?

А) Аустенит. В) Феррит. С) Цементит. D) Перлит.

№ 114. Какая из структурных составляющих железоуглеродистых сплавов обладает наибольшей твердостью?

А) Аустенит. В) Перлит. С) Феррит. D) Цементит.

№ 115. Сколько процентов углерода (С) содержится в углеродистой заэвтектоидной стали ?

А) 0,02 < С < 0,8. В) 4,3 < С < 6,67. С) 2,14 < С < 4,3. D) 0,8 < С < 2,14.

№ 116. Каков структурный состав заэвтектоидной стали при температуре

ниже 727 °С?

А) Ледебурит + первичный цементит. В) Феррит + третичный цементит.

С) Перлит + вторичный цементит. D) Феррит + перлит.

№ 117. На рис. 40 представлена схема структуры стали. Какая это сталь?

А) Техническое железо. В) Эвтектоидная. С) Заэвтектоидная. D) Доэвтектоидная.

№ 118. На рис. 41 представлена схема структуры доэвтектоидной стали. Как называется структурная составляющая, помеченная знаком вопроса?

А) Феррит. В) Аустенит. С) Вторичный цементит. D) Перлит.

№ 119. Какие железоуглеродистые сплавы называют чугунами?

А) Содержащие углерода более 0,8 %. В) Содержащие углерода более 4,3 %.

С) Содержащие углерода более 0,02 %. D) Содержащие углерода более 2,14 %.

№ 120. Какой чугун называют белым?

А) В котором весь углерод или часть его содержится в виде графита.

B) В котором весь углерод находится в химически связанном состоянии.

C) В котором металлическая основа состоит из феррита. D) В котором наряду с графитом содержится ледебурит.

№ 121. Какова форма графита в белом чугуне?

А) Хлопьевидная. В) В белом чугуне графита нет. С) Шаровидная. D) Пла­стинчатая.

№ 122. В доэвтектических белых чугунах при температуре ниже 727 °С присутствуют две фазовые составляющие: цементит и … . Как называется вторая фаза?

А) Феррит. В) Аустенит. С) Ледебурит. D) Перлит.

№ 123. В каком из перечисленных в ответе сплавов одной из структурных составляющих является ледебурит?

А)Доэвтектический белый чугун. В) Сталь при температуре, выше темпера­туры эвтектоидного превращения. С) Ферритный серый чугун. D) Техническое железо.

№ 124. Как по микроструктуре чугуна определяют его вид (серый, ковкий, высокопрочный)?

А) По размеру графитных включений. В) По характеру металлической основы.

С) По форме графитных включений. D) По количеству графитных включений.

№ 125. Как по микроструктуре чугуна определяют его вид (ферритный, ферритно-перлитный, перлитный)?

А) По размеру графитных включений. В) По количеству графитных вклю­чений. С) По форме графитных включений. D) По характеру металлической ос­новы.

№ 126. Какие железоуглеродистые сплавы называют ферритными чугунами?

А) Сплавы, в которых весь углерод (более 2,14 %) находится в виде графи­та,

б) Чугуны, в структуре которых наряду с цементитом имеется феррит.

С) Сплавы с ферритной структурой. D) Чугуны, в которых графит имеет пластинчатую форму.

№ 127. Сколько содержит связанного углерода ферритный серый чугун?

А) 4,3 % . В) 0,0 %. С) 2,14 % . D) 0,8 %.

№ 128. Сколько содержит связанного углерода перлитный серый чугун?

А) 2,14 %. B)0,8 %. С) 4,3 %. D) 0 %.

№ 129. В каком из ответов чугуны с одинаковой металлической основой размещены в порядке возрастания прочности при растяжении?

А) Высокопрочный-ковкий-серый. В) Серый-высокопрочный-ковкий.

С) Ков­кий-высокопрочный-серый. D)Серый-ковкий-высокопрочный.

№ 130. На рис. 42 представлена схема структуры железоуглеродистого сплава. Какой это сплав?

А) Техническое железо. В) Ферритный серый чугун. С) Заэвтектический белый Чугун.

D) Эвтектоидная сталь.

№ 131. В поле микроскопа (рис. 43) на фоне равноосных светлых зерен вид­ны шаровидные включения графита. О каком сплаве идет речь?

А) О ферритном высокопрочном чугуне. В) О текстурованном техническом железё

С) О ферритно-перлитном ковком чугуне. D) О доэвтектическом белом чугуне.

№ 132. Какой чугун получают путем длительного отжига белого чугуна?

А) Ковкий. В) Отбеленный. С) Серый. D) Высокопрочный.

№ 133. Какой чугун получают путем модифицирования жидкого расплава магнием или церием?

А) Серый. В) Белый. С) Высокопрочный. D) Ковкий.

[Решено] Эвтектическая смесь аустенита и цементита в Iron-Carb

Этот вопрос ранее задавался в

BPSC AE Paper 6 (Mechanical) 2019 Official Paper

Посмотреть все BPSC AE Papers >

1. Spheroidite 90de
2. Перлит
3. Бейнит

Вариант 2: ледебурит

Бесплатно

Английский Бесплатно Пробный тест

7,4 тыс. пользователей

15 вопросов

15 баллов

15 минут

Концепция:

• Ледебурит представляет собой утектическую смесь e аустенита и цементита в системе железо-углерод. Ледебурит состоит из цементита в виде белой матрицы и аустенита в виде серых частиц при температуре 1147°C. Ледебурит не является типом стали, так как содержание углерода слишком велико. Он может существовать как отдельный компонент в некоторых высокоуглеродистых сталях.
• Сфероидит состоит из сфероподобных частиц цементита, является альфа-ферритом 9матрица 0037. Сфероидит образуется при нагревании углеродистой стали более 30 часов при температуре более 690°С. Сфероидит относительно мягкий и допускает большую формуемость. Он находит широкое применение в железнодорожных путях, шинных кордах, мостовых тросах и т. д.
• Перлит представляет собой двухфазную пластинчатую структуру, состоящую из 88% феррита и 12% цементита. Перлит образуется при медленном охлаждении аустенита ниже 727°C. Он твердый и прочный из-за слоистой структуры. Он находит широкое применение в режущих инструментах, ножах, высокопрочной проволоке и т. д.
• Бейнит состоит из цементита и богатого дислокациями феррита . Бейнит образует иглы или пластинки в зависимости от температуры превращения. Из-за его высокой прочности и формуемости он широко используется в автомобильной промышленности.

Компоненты системы железо-углерод

Скачать решение PDF

Поделиться в WhatsApp

Последние обновления стажеров HAL Management

Последнее обновление: 26 сентября 2022 г.

Компания Hindustan Aeronautics Limited (HAL) опубликовала письмо с предложением о наборе стажера-менеджера HAL на 2022 год. Всего было открыто 47 вакансий для найма стажера-менеджера HAL. Онлайн-тест проводился с 7 по 9 апреля 2022 года, а последний этап, который был медицинским тестом перед приемом на работу, был успешно проведен с 14 мая по 20 июня 2022 года. После этого HAL опубликовала письмо с предложением. Кандидаты, прошедшие окончательный отбор, получат заработную плату стажера HAL Management в диапазоне от рупий до рупий. от 40000 до рупий. 140000.

Предлагаемые экзамены

чугун — Tec -Science

• 1 Введение
• 2 Чугут
  • 2.1 Белый чугун
    • 2.1.1 Eutectic Caster Chonic
    • 2.1,2 Гипоета. Заэвтектический чугун
  • 2.2 Серый чугун
    • 2.2.1 Чугун с пластинчатым графитом (серый чугун)
    • 2.2.2 Чугун с шаровидным графитом (чугун с шаровидным графитом)
    • 2. 2.3 Чугун с вермикулярным графитом (чугун с шаровидным графитом) графитовое железо)
    • 2.2.4 Чугун с пластинчатым графитом (ковкий чугун)

Введение

До сих пор фазовая диаграмма железо-углерод рассматривалась только до содержания углерода 2,06 %. При превышении этого содержания углерода происходят дальнейшие фазовые превращения. В основном это тоже связано с разной микроструктурой. Железные материалы с содержанием углерода менее 2,06 % состоят из микроструктуры на основе эвтектоидов ( перлита ) и содержат более 2,06 % микроструктура на основе эвтектики (ледебурит).

В принципе, это приводит и к другим свойствам материала. Это различие также отражено в подразделении на стали и чугуны . Например, железосодержащие материалы с содержанием углерода ниже 2,06 % обозначаются как стали , а железосодержащие материалы более 2,06 % — как чугун .

Рисунок: Классификация сталей и чугуна на фазовой диаграмме железо-углерод

Сталь имеет перлитную (эвтектоидную) микроструктуру, а чугун — ледебуритную (эвтектическую) микроструктуру!

Эта статья предназначена для предоставления более подробной информации об этой новой микроструктуре чугуна.

Чугун

На приведенной ниже фазовой диаграмме показана полная фазовая диаграмма железо-углерод метастабильной системы, в которой углерод присутствует в микроструктуре в форме цементита. Таким образом, микроструктура метастабильной системы может состоять максимум из 100 % цементита. Поскольку содержание углерода в цементите (\(Fe_3C\)) равно 6,67 %, то на этой концентрации заканчивается диаграмма состояния метастабильного железо-углерод.

Рисунок: Полная диаграмма железо-углерод метастабильной системы

Если рассматривать только область фазовой диаграммы выше содержания углерода 2,06 %, становится очевидной принципиальная разница между сталью и чугуном в процессе затвердевания.

При концентрации углерода менее 2,06 % сталь первоначально затвердевала в виде твердого раствора (гомогенная аустенитная микроструктура) в пределах типичного диапазона линзовидной кристаллизации на диаграмме состояния.

Однако в области чугуна фазовая диаграмма больше не показывает эту линзообразную область затвердевания, а показывает типичную горизонтальную букву «К» смеси кристаллов. Состав эвтектики составляет 4,3 % углерода, где сходятся две линии ликвидуса, идущие слева и справа.

В зависимости от того, затвердевает ли соединение железа с углеродом в виде твердого раствора (содержание углерода < 2,06 %) или в виде кристаллической смеси (содержание углерода > 2,06 %), другие механические свойства материала также проявляются при комнатной температуре. Сплавы, затвердевшие в виде кристаллической смеси, как правило, больше подходят для процессов литья (так называемые литейные сплавы). Однако по сравнению с этим затвердевший твердый раствор можно формовать гораздо лучше, и поэтому они особенно подходят для различных процессов формования, таких как гибка, ковка, прокатка, глубокая вытяжка и т. д. (так называемые деформируемые сплавы).

По этим причинам производственной обработки различают соединения железа и углерода с содержанием углерода ниже или выше 2,06 %. Ниже 2,06% углерода материал называется сталью . С другой стороны, Свыше 2,06 % углерода говорят о чугуне , так как он особенно подходит для процессов литья. В отличие от этого, стали можно формовать намного лучше, и поэтому они поддаются ковке, в отличие от чугуна. Обратите внимание, что переходы механических свойств на пределе 2,06 % всегда плавные!

Стали первоначально кристаллизуются в виде твердых растворов, тогда как чугун затвердевает в виде кристаллических смесей.

По сравнению со сталью чугун имеет эвтектическую микроструктуру! Причина того, что сталь не образует эвтектику, заключается, в конечном счете, в том, что стали уже затвердевают до того, как остаточный расплав может достичь эвтектического состава. Точно так же, как стали можно разделить на доэвтектоидные и заэвтектоидные стали, чугун можно разделить на доэвтектический и заэвтектический чугун соответственно.

В то время как стали обычно затвердевают в соответствии с метастабильной системой из-за их относительно низкого содержания углерода, чугун может кристаллизоваться как в метастабильной форме ( белый чугун ), так и в стабильной форме ( серый чугун ). Подавляющее большинство чугуна затвердевает по стабильной системе из-за относительно высокого содержания углерода. Вместо осаждения цементита чугун подвергается осаждению графита во время затвердевания или охлаждения.

Осаждение графита вместо цементита влияет на температуры превращения на фазовой диаграмме. Соответственно, необходимо различать стабильную и метастабильную фазовую диаграмму железо-углерод. На приведенной ниже диаграмме сравнивается диаграмма метастабильного состояния (синяя) и диаграмма стабильного состояния (дополненная красным).

Белый чугун

В белом чугуне чугун затвердевает в метастабильной форме и, таким образом, подвержен образованию цементита. Цементит делает поверхность излома чугуна блестящей белой, к которой относится термин «белый» чугун.

В зависимости от содержания углерода белый чугун можно разделить на эвтектический чугун (4,3 % С), доэвтектический чугун (<4,3 % С) и заэвтектический чугун (>4,3 % С). Формирование и преобразование микроструктуры при затвердевании и охлаждении таких чугунов более подробно поясняется ниже.

Эвтектический чугун

Если чугун имеет эвтектический состав с содержанием углерода 4,3 %, расплав затвердевает, как обычно, при термической остановке. Из-за сильного переохлаждения образуется мелкодисперсная смесь аустенита и цементита. Эта эвтектическая микроструктура мелкодисперсного аустенита и цементита также называется 9.Ледебурит 0159-I сразу после затвердевания.

Эвтектическая смесь аустенита и цементита сразу после затвердевания называется ледебуритом-I!

Обратите внимание, что в левой части диаграммы состояния чугуна (при 2,06 %) нанесена аустенитная фаза, а в правой части (при 6,67 %) цементитная фаза. Таким образом, эти фазы аустенита и цементита в конечном итоге являются компонентами системы сплавов А/В (А ≙ «аустенит») и (В ≙ «цементит»).

Сразу после затвердевания присутствующие в ледебурите кристаллы аустенита полностью насыщены углеродом при 1147 °С, т. е. показывают максимально возможную концентрацию углерода, растворимого в аустените. Поскольку растворимость постоянно уменьшается в соответствии с пределом растворимости (линия сольвуса) при дальнейшем охлаждении, кристаллы аустенита постоянно осаждают цементит.

Наконец, при 723 °C из аустенита выделяется столько углерода, что он достигает эвтектоидного состава с содержанием углерода 0,8 %. Теперь кристаллы аустенита в эвтектике ледебурита-I начинают переходить в перлит при постоянной температуре. Таким образом, бывшие кристаллы аустенита превратились в перлит. Эта смесь эвтектических фаз перлита и цементита теперь называется ледебурит-II из-за измененной микроструктуры.

Эвтектическая смесь перлита и цементита, присутствующая при комнатной температуре, называется ледебуритом-II!

Доэвтектический чугун

В случае доэвтектического чугуна при достижении линии ликвидуса из расплава выделяются только первичные кристаллы аустенита. Это увеличивает содержание углерода в остаточном расплаве. Как только содержание углерода наконец достигает 4,3 % при 1147 °C, остаточный расплав кристаллизуется при постоянной температуре с образованием эвтектики (ледебурита-I). Сразу после затвердевания микроструктура состоит из эвтектики и предварительно выделившихся первично кристаллов аустенита.

Как первичный аустенит, так и кристаллы аустенита, содержащиеся в ледебурите-I, осаждают цементит по мере охлаждения из-за снижения растворимости углерода. Следовательно, микроструктура в этом состоянии состоит из ледебурита-I и внедренного в него первичного аустенита, а также выделившегося цементита. При 723 °С окончательно достигается эвтектоидный состав в кристаллах аустенита (как в первичных кристаллах, так и в эвтектике).

В то время как ледебурит-I превращается в ледебурит-II, зерна первичного аустенита трансформируются в зерна перлита. Следовательно, микроструктура доэвтектического чугуна состоит из ледебурита-II с внедренными в него зернами перлита и ранее выделенного из кристаллов аустенита цементита.

На микрофотографии ниже показан образец доэвтектического чугуна с 2,7 % углерода. Видны \(\gamma\) твердые растворы, первоначально выросшие дендритно, которые в конце концов превратились в перлит (темные пятна). В качестве примера на рисунке показан дендрит, прорезанный микрофотографией в плоскости. Как обычно, эта перлитная микроструктура состоит из феррита и пластинчатого цементита. Между ветвями перлитных дендритов находится эвтектика, которая также подверглась \(\гамма\)-\(\альфа\)-превращению и поэтому окончательно присутствует в микроструктуре в виде лидебурита-II (темные крапчатые участки).

Рисунок: Микрофотография доэвтектического чугуна с содержанием углерода 2,7 %.

Для сравнения, следующая микроструктура показывает доэвтектический чугун с более высоким содержанием углерода 3,8 %. Обращает на себя внимание значительно большая доля эвтектической матрицы по сравнению с перлитом. В этом случае очень тонкий пластинчатый цементит больше не может быть растворен при световой микроскопии в перлите — поэтому он выглядит темным, как единая поверхность!

Рисунок: Микрофотография доэвтектического чугуна с содержанием углерода 3,85 %.

Заэвтектический чугун

В заэвтектическом чугуне при затвердевании первоначально кристаллизуется только первичный цементит с полосообразной структурой. За счет попутного выпадения углерода из остаточного расплава содержание углерода в нем снижается. Как только в остаточном расплаве наконец достигается эвтектический состав 4,3% углерода при 1147 ° C, он затвердевает до эвтектического ледебурита-I.

Сразу после затвердевания микроструктура состоит из первичной осажденной полосы цементита, которая внедрена в окружающий ледебурит-I. Аустенит, содержащийся в эвтектике, в конце концов подвергается цементитному осаждению при понижении температуры. Если содержание углерода в аустените упало до 0,8 % при 723 °С, он начинает превращаться в перлит. Таким образом, эвтектический ледебурит-I становится ледебуритом-II.

Таким образом, микроструктура охлажденного заэвтектического чугуна состоит при комнатной температуре из первично осажденных цементитных полос, которые залегают в эвтектике ледебурита-II.

На приведенной ниже микрофотографии показан заэвтектический чугун с 5,5 % углерода. Эвтектика ледебурита-II (мелкоузорчатая) и первично выделившиеся цементитные иглы, которые из-за травления при изготовлении образца выглядят как белые вытянутые полосы.

Рисунок: Микрофотография заэвтектического чугуна с содержанием углерода 5,5 %

Серый чугун

Чугун с пластинчатым графитом (серый чугун)

Без какой-либо серьезной обработки расплава графит обычно кристаллизуется в пластинчатой ​​форме. Это известно как отливка из пластинчатого графита . Поскольку это «обычный» тип чугуна, его просто называют серым чугуном .

На приведенной ниже микрофотографии показан серый чугун с 3,5 % углерода. Можно увидеть пластинчатый графит (темные, большие области), окруженный микроструктурой на основе перлита (темные, тонкие полосы).

Рисунок: Микроструктура чугуна с пластинчатым графитом (серый чугун)

Чугун с пластинчатым графитом обладает превосходными литейными свойствами и поэтому имеет широкий спектр применения. Кроме того, отливки из пластинчатого графита обладают очень хорошей обрабатываемостью, так как графит также служит твердой смазкой. Кроме того, графитовые ламели в литой конструкции обладают особым эффектом гашения вибрации. Вот почему литье из пластинчатого графита используется, среди прочего, в качестве материала для компонентов, подвергающихся высоким вибрационным нагрузкам, таких как станины машин или судовые дизельные двигатели.

Однако графитовые ламели отрицательно влияют на предел прочности при растяжении, поскольку они действуют как выемки («заданные точки разрыва») в структуре отливки. Поэтому отливки из пластинчатого графита должны подвергаться не растяжению, а давлению. Прочность на сжатие составляет ок. В 4 раза выше предела прочности!

Однако во многих случаях литейный материал должен выдерживать высокие растягивающие нагрузки. Поскольку пластинки графита, очевидно, оказывают мешающее воздействие, необходимо специально предотвращать осаждение пластинчатого графита в процессе затвердевания или охлаждения. Альтернативой литью из пластинчатого графита является литье из шаровидного графита, как описано ниже.

Чугун с шаровидным графитом (чугун с шаровидным графитом)

Чтобы гарантировать, что графит в сером чугуне не осаждается в виде пластин, а сферически, расплав должен быть специально обработан добавками, такими как алюминий, перед затвердеванием. Осадок графита в сферической форме тогда называется чугуном с шаровидным графитом или чугуном с шаровидным графитом .

На приведенной ниже микрофотографии показана микроструктура чугуна с шаровидным графитом с содержанием углерода 3,6 %. Можно увидеть сферически осажденный графит (темные, округлые области), который сжался из непосредственно окружающих областей. Окружающие области состоят из почти не содержащего углерода железа (феррита), поэтому они выглядят белыми.

Рисунок: Микроструктура чугуна с шаровидным графитом (чугун с шаровидным графитом, ковкий чугун)

Эффект надреза шаровидного графита значительно уменьшен благодаря округлой форме по сравнению с пластинчатым графитом. Следовательно, прочность на растяжение чугуна с шаровидным графитом значительно выше. Поскольку чугун с шаровидным графитом более пластичен, чем «обычный» серый чугун, этот тип чугуна также называют ковким чугуном .

Чугун с вермикулярным графитом (чугун с уплотненным графитом)

Чугун с вермикулярным графитом предлагает (также известный как чугун с уплотненным графитом ) компромисс свойств между чугуном с пластинчатым и шаровидным графитом. Графит осаждается в виде червяка, при этом сферический графит также может образовываться в микроструктуре в определенной степени.

На микрофотографии (к сожалению, пока нет!) показан чугун с вермикулярным графитом. Можно увидеть графит (черный), который осаждается в виде червя, часть которого все еще осаждается в сферической форме. Углерод был удален из окружающих областей, которые поэтому выглядят белыми (феррит).

Благодаря хорошей термостойкости отливка из вермикулярного графита особенно подходит для изготовления двигателей.