Микростроение фосфидной эвтектики в чугуне крупных отливок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Микростроение фосфидной эвтектики в чугуне крупных отливок

В.П.Мельников, К.В.Митюхина

Исследована природа фосфидной эвтектики в цилиндровом низкофосфористом чугуне крупных отливок.

Практически во всех серых промышленных чугунах, даже при небольшом содержании фосфора (в медленно охлаждающихся - уже при 0,05%), образуется легкоплавкая фосфидная эвтектика. Связывают это с сильной микроликвацией фосфора, концентрирующегося при затвердевании в последних участках расплава.

В технические условия на чугун ряда заводов традиционно вносились ограничения по микроструктуре - не допускалась тройная фосфидная эвтектика. Считалось, что она снижает износостойкость чугуна. После принятого травления шлифов раствором азотной кислоты видно, что фосфидная эвтектика в чугуне состоит из светлотравящейся матрицы и точечных включений феррита (рис.1), образующегося при эвтектоидном распаде аустенита. Эвтектику с крупными пластинами цементита (рис.1а) считали тройной, а эвтектику без таких пластин (рис.1б) принимали за двойную (Fe+Fe₃Р). По данным литературных источников [1,3,4], эвтектика вида, представленного на рис.1б, в медленно охлаждающихся серых чугунах любой эвтектичности по природе также тройная.

Рис. 1. Фосфидная эвтектика: а - с наличием крупных включений цементита (светлые полосы), х200; б - без крупных включений цементита, х340

В статье приведены результаты исследований микростроения фосфидной эвтектики в низкофосфористых чугунах крупных цилиндровых отливок отечественного и зарубежного производства, бывших в эксплуатации. После травления только в растворе азотной кислоты эвтектика во всех исследованных чугунах имела вид, аналогичный приведенному на рис.1б. природу фосфидной эвтектики выявляли двойным травлением: сначала в реактиве Мураками (для окрашивания фосфида в темный цвет), а затем в растворе азотной кислоты. После такого травления цементит (продолговатые включения) и феррит (мелкие, четко очерченные кружочки) остаются светлыми. На рис.2 показано строение эвтектик без крупных пластин цементита, а на рис.3 - с крупными пластинами цементита.

фосфидный эвтектика чугун отливка

Рис. 2. Тройная фосфидная эвтектика в цилиндровом чугуне (с содержанием фосфора менее 0,1…0,2%) втулок: а, б - отечественного производства; в, г - зарубежного производства, х1000

Из представленных микроструктур видно, что колонии всех исследованных эвтектик трехфазны: состоят из фосфидной матрицы Fe₃P (светло- и темно-серого цвета), проросшей мелкими включениями цементита Fe₃C (продолговатые белого цвета) и феррита (четко очерченные небольшие светлые кружочки).

В ряде случаев фосфидные включения имеют по периферии ободок из цементита (рис.2 а, б).

Наблюдающиеся в участках фосфидной эвтектики крупные пластины цементита, по данным ряда исследователей [1,2], образуются не в период ее кристаллизации, а в результате реакции Ж>Ц+А, которая происходит еще до начала кристаллизации фосфидной эвтектики в последних порциях высокофосфористого расплава (если он дополнительно обогащен карбидообразующими элементами). По их мнению, фосфор при высоком его содержании способствует в этом случае раздельной кристаллизации пластин цементита и аустенитных дендритов. И только к концу затвердевания, в каналах между независимо растущими пластинами аустенита и дендритами аустенита, заполненными богатой фосфором жидкой фазой, кристаллизуется тройная фосфидная эвтектика. Таким образом, цементитные пластины оказываются в участке фосфидной эвтектики.

Рис. 3. Тройная фосфидная эвтектика с крупными пластинами цементита: a - х1350; б - х1000

Рис. 4. Тройная фосфидная эвтектика в чугунах с разным содержанием фосфора (%): а - 0,2; б - 0,42; в - 0,62; г - 0,7,х1350

Дополнительными исследованиями установлено, что увеличение содержания фосфора до 0,7% в чугуне медленно затвердевающих отливок не изменяет фазового состава фосфидной эвтектики. Она остается трехфазной. Однако повышение концентрации фосфора сопровождается погрубением строения фосфидной эвтектики (рис.4).

Исследованиями установлено, что фосфидная эвтектика в серых низкофосфористых перлитных чугунах крупных промышленных цилиндровых отливок бывает двух типов: тройная с крупными пластинами цементита и тройная без таких пластин. Так как исследованные втулки отечественного и зарубежного производства в эксплуатации нареканий по износостойкости не имели, считаем ограничения по тройной эвтектике неоправданными. Более того, повышение в чугунах содержания фосфора до 0,7% не изменяет природы эвтектики - она остается тройной. Не оправданна и оценка природы фосфидной эвтектики травлением шлифов только раствором азотной кислоты.

Список литературы

1. Бунин, К.П. Строение чугуна / К.П.Бунин, Ю.Н.Таран. - М.: Металлургия, 1972.-160 с.

2. Богачев, И.Н. Металлография чугуна / И.Н.Богачев. - М.: Машгиз, 1952. - 367 с.

3. Гринберг, Б.М. Распределение легирующих элементов в фосфористых чугунах / Б.М.Гринберг [и др.] // Литейное производство. - 1978. - №3. - С.8-9.

4. Малиночка, Я.Н. О ликвации фосфора и образовании фосфидной эвтектики в чугуне /Я.Н.Малиночка // Литейное производство. - 1960. - №1. - С. 32.

Размещено на Allbest.ru