36.Охарактеризуйте общее уравнение графитизации

Для обеспечения графитизации чугуна в процессе кристаллизации необходим учет всех действующих факторов, анализ которых возможен только на основе общего уравнения процесса.

П рямое выделение графита из жидкого раствора уверенно происходит только тогда, когда эвтектическая кристаллизация по графитной системе протекает в интервале между температурами стабильного Т_ст и метастабильного Т_мет превращения. Таким образом, максимально возможное переохлаждение в этом случае составляет: ΔТ_макс = Т_ст — Т_мет.

При большем же переохлаждении, т. е. в области ниже Т_мет эвтектическая кристаллизация может уже полностью или частично протекать с образованием метастабильных фаз, зародыши которых в этих условиях образуются и растут скорее, чем зародыши графита.

Следует при этом только подчеркнуть, что в отличие от равновесных эвтектических температур значения Т_ст и Т_мет в выражении относятся к реальным условиям и, следовательно, могут меняться в зависимости от скорости охлаждения (рис. 39, а).

Указанное условие кристаллизации стабильной эвтектики в интервале Т_ст—Т_мет требует, чтобы скорость выделения тепла кристаллизации в некоторый момент до достижения температуры Т_мет или, в крайнем случае, при ее достижении стала равна или была больше скорости теплоотвода.

Нарастание скорости объемной кристаллизации, естественно происходит в течение всего периода пребывания металла в интервале Т_ст—Т_мет. При этом постепенно возрастает переохлаждение и увеличиваются параметры кристаллизации эвтектики п и υ, а значит, и комплекс nυ³, характеризующий скорость объемной кристаллизации υ_w

Склонность к прямой эвтектической кристаллизации по графитной системе зависит от многих переменных и, следовательно, механизм влияния разных факторов на графитизацию чугуна в процессе кристаллизации может быть различным. Основное влияние оказывают скорость охлаждения (продолжительность затвердевания), параметры кристаллизации и интервал Т_ст— Т_мет.

37.Графитизирующие и стабилизирующие элементы. Как влияют графитизирующие элементы на положение критических точек диаграммы состояния.

Химические элементы оказывают различное влияние на матрицу (металлическую основу) и графитные включения в чугуне. По силе воздействия на графитизацию наиболее важные элементы можно расположить в следующий примерный ряд:

AI, С, Si. Ti, Ni. Си, P. Co, Zr, Nb. W, Mn, Mo, Cr, V, S. Mg, Се, Те, В

Элементы слева способствуют графитизации, справа - препятствуют, Nb - являются нейтральным. Однако влияние каждого из элементов на графитизацию зависит от многих факторов (содержания других примесей, скорости охлаждения и др.).

Одни исследователи пытаются увязать механизм графитизирующего влияния элементов с их воздействием на положение критических точек диаграмм состояния. Другие это влияние связывают с активностью углерода и легирующих элементов, третьи связывают коэффициент диффузии углерода и железа со скоростью графитизации.

Особенно распространена точка зрения, пытающаяся увязать механизм графитизирующего влияния элементов с их воздействием на положение критических точек диаграммы состояния. Считают, что перемещение этих точек вверх и влево, т. е. в сторону повышения температур и понижения концентрации углерода, сопровождается благоприятным влиянием на графитизацию, что в ряде случаев, например в отношении кремния, полностью оправдывается. Это положение по идее аналогично широко пропагандируемой в последнее время точке зрения об однозначной связи между графитизацией чугуна и активностью углерода в нем.

Т ак как положительное значение параметра взаимодействия означает увеличение легирующим элементом активности углерода, то следует ожидать, что элементы, располагающиеся в верхней части рис. 54, должны способствовать, а в нижней части — препятствовать графитизации. Однако эта закономерность соблюдается далеко не всегда и ей противоречит положение многих элементов (В, N, Те, S, Sn, Sb и др.). В некоторых случаях эти противоречия можно объяснить соображениями о ликвации или разном изменении знака активности углерода при переходе из одной температурной области в другую. Однако универсальность этого положения остается под сомнением, в частности можно указать на то обстоятельство, что активность углерода в эвтектике остается неизменной вне зависимости от увеличения общего его содержания в чугуне, а графитизация в чугуне при этом интенсивно возрастает. Все это объясняется тем, что на кинетику графитизации влияют не только термодинамические факторы, но в равной или даже в большей степени — кинетические факторы.