Диаграмма состояния ЖЕЛЕЗО—ГРАФИТ

При сравнительно быстром охлаждении рас­плава происходит образование цементита в про­цессе кристаллизации жидкого чугуна. Систему железо — цементит называют нестабильной, т. е. неустойчивой, так как при определенных ус­ловиях цементит распадается на аустенит и сво­бодный углерод в виде графита. При очень мед­ленном охлаждении из расплава в процессе его кристаллизации углерод выделяется в виде гра­фита. Систему железо — графит называют ста­бильной. Процесс кристаллизации графита в сплавах железа с углеродом называют графитизацией. Она может происходить и в твердом со­стоянии, поскольку цементит при высоких тем­пературах неустойчив. В этом случае графитизация происходит в несколько накладывающихся стадий: 1) распад цементита и растворение ато­мов углерода в аустените; 2) образование цент­ров графитизации в аустените; 3) диффузия ато­мов углерода в аустените к центрам графитиза­ции; 4) рост выделений графита.

На рис. 5.4. показана совмещенная диаграмма: сплошными линиями изображена метастабильная диаграмма железо—цементит, штриховыми линиями — стабильная диаграмма железо—графит. По диаграмме железо — цементит в области чугунов получают белые чугуны, а по диаграм­ме железо—графит—серые чугуны. На диаграм­ме железо—графит горизонтальные линии ЕC'F' и P'S'K' лежат несколько выше, а наклонные ли­нии C'D' и E'S' — несколько левее соответству­ющий линий диаграммы железо—цементит.

На диаграмме железо—графит линия AC'D' — линия ликвидуса. При охлаждении расплава по ветви АС' выделяется аустенит, а по ветви C'D' — графит (первичный). На линии солидуса E'C'F' при температуре 1153°С образуется эвтектика, со­стоящая из графита и аустенита. Ее называют графитной эвтектикой. Линия S'E' показывает, что с понижением температуры растворимость углерода в аустените уменьшается. При пониже­нии температуры в системе железо—графит из аустенита будет выделяться графит, который на­зывают вторичным.

На линии P'S'K' при температуре 738°С аусте­нит, содержащий 0,7% С (точка S'), распадается, образуя эвтектоид, состоящий из феррита и графита. Этот эвтектоид называют графитным.

После полного охлаждения структура состоит из феррита и графита (эвтектического, вторич­ного и эвтектоидного). Различить в микрострук­туре графит различного происхождения в боль­шинстве случаев невозможно, поскольку в про­цессе кристаллизации графит, получающийся при распаде аустенита, не образует самостоятельных выделений, а, наслаиваясь на имеющиеся графитные включения, увеличивает их размеры.