6.3. Микроструктурный анализ чугуна
6.3.1. Микроструктура белого чугуна
Белые чугуны содержат углерод только в связанном виде – в виде цементита. Маркировка белых чугунов не установлена.
В соответствии с диаграммой состояния железо-цементит белый чугун может быть:
доэвтектическим - 2,14 - 4,3 % С, структура перлит + ледебурит, рис.6.1;
эвтектическим - 4,3 % С, структура 100% ледебурита, рис.6.2;
заэвтектическим -4,3 %-6,67 %С, структура – ледебурит+ цементит первичный (Fе3С), рис 6.3.
При охлаждении доэвтектического состава из жидкого состояния до линии ликвидус ВС никаких превращений не происходит. От температур линии ликвидус ВС до линии солидус ЕС кристаллизуется аустенит переменного состава, что приводит (при 1147°С) к увеличению содержания в жидком чугуне углерода до 4,3% и эвтектическому превращению, при котором происходит одновременная кристаллизация из жидкости двух фаз - аустенита с концентрацией 2,14% С и цементита, приводящая к образованию ледебурита. Дальнейшее охлаждение за счет выделения вторичного цементита в соответствии с линией ES сопровождается снижением содержания углерода в аустените до 0,8% С, эвтектоидным превращением по линии PSK, в результате чего микроструктура доэвтектического белого чугуна ниже 727°С, состоит из перлита в виде темных участков, ледебурита в виде темных точечных перлитных включений на белом фоне цементита и вторичного цементита, который может быть в виде светлых отдельных включений и игл, и может сливаться с цементитом ледебурита (рис. 6.1). С увеличением содержания углерода в чугуне - количество ледебурита возрастает, а перлита уменьшается.
Рис.6.1. Схема микроструктуры доэвтектического белого чугуна. Ледебурит и перлит, *350
Рис.6.2. Схема микроструктуры эвтектического белого чугуна. Ледебурит, х350
Рис.6.3. Схема микроструктуры заэвтектического белого чугуна.
Ледебурит и первичный цементит, х350
Микроструктура эвтектического белого чугуна состоит из ледебурита, представляющего собой при температурах выше линии PSK (727°С) смесь аустенита и цементита (эвтектического и вторичного), а ниже - смесь перлита и цементита (рис.6.2).
Микроструктура заэвтектического белого чугуна состоит из крупных светлых пластин первичного цементита и ледебурита (рис.6.3).
В результате кристаллизации первичного цементита ниже линии DC диаграммы жидкий чугун обезуглероживается и при температуре 1147°С (линия ECF) с содержанием углерода 4,3% затвердевает в эвтектику (ледебурит), которая при нормальной температуре представляет собой смесь перлита и цементита; с повышением содержания углерода в заэвтектическом чугуне количество первичного цементита возрастает, количество ледебурита уменьшается. Высокое содержание эвтектического, первичного и вторичного цементита в белом чугуне придает ему высокую твердость, хрупкость и износостойкость. Белый чугун очень плохо, обрабатывается режущим инструментом. Применяется при литье только износостойких отливок, не требующих обработки (шары для шаровых мельниц, прокатные валки, вагонные колеса с отбеленным ободом и некоторые другие). Белый чугун своим названием обязан матово-белому цвету излома.