Лабораторная работа 11

МИКРОСТРУКТУРА ЧУГУНОВ

Цель работы – изучить микроструктуру белых, серых, ковких и модифицированных чугунов. Установить связь между структурами белых чугунов и диаграммой состояния системы «железо – цементит».

Краткие теоретические сведения

Железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14% С, называются чугунами. В зависимости от скорости охлаждения, содержания примесей и последующей обработки различают чугуны белые, серые, половинчатые, ковкие, модифицированные и высокопрочные.

Белые чугуны. В этих сплавах весь углерод находится в виде цементита, поэтому они твердые и хрупкие. Согласно диаграмме состояния «железо-цементит» белые чугуны делятся на следующие классы:

- доэвтектические, содержащие углерода менее 4,3%;

- эвтектические, содержащие углерода 4,3%;

- завтектические, содержащие углерода более 4,3%.

При комнатной температуре структура состоит:

- доэвтектического чугуна – из перлита, цементита вторичного и ледебурита;

- эвтектического – из ледебурита;

- заэвтектического – из цементита первичного и ледебурита.

Серые чугуны. В этих сплавах углерод находится в виде пластинчатого графита либо в виде графита и цементита. В зависимости от структуры металлической основы различают следующие виды чугунов, отличающиеся по структуре и свойствам:

- ферритный чугун – весь углерод в нем графитизирован, чугун имеет структуру феррит и графит;

- перлитный чугун – из общего количества углерода 0,80% его находится в виде цементита, остальной – графитизирован. Этот чугун имеет структуру перлит и графит;

- феррито-перлитный чугун – из общего количества углерода менее 0,80% его находится в виде цементита, остальной – графитизирован. Этот чугун имеет структуру феррит, перлит и графит.

Ковкий чугун. Этот сплав получают путем длительной выдержки
при высокой температуре белого чугуна. В результате цементит распадается и чугун содержит графит в виде хлопьев. В зависимости от структуры металлической основы ковкий чугун может быть ферритным, перлитным и феррито-перлитным.

Модифицированный чугун. Получают этот чугун путем добавки
в расплав модификаторов (сплавов, содержащих Сa, Si, Al и др.) в малом количестве (менее одного процента). Структура представляет собой мелкопластинчатый перлит и весьма размельченный графит.

Высокопрочный чугун. Получают этот сплав путем двойного модифицирования добавкой в жидкий чугун перед разливкой магния и ферросилиция. Графит получается в форме шаров, металлическая основа чугуна может быть ферритной, феррито-перлитной и перлитной.

Чугун с вермикулярным графитом. В чугунах с вермикулярным графитом структура формируется под действием комплексного модификатора, содержащего магний и редкоземельные металлы. Графит приобретает шаровидную (до 40%) и вермикулярную – в виде мелких тонких прожилок – форму.