Влияние химического состава

Марганец приводит к отбеливанию чугуна, так как он является хорошим карбидообразующим элементом. Кроме того, марганец может растворяться в цементите, образуя легированный цементит (Fе·Мn)₃С, обладающий большой устойчивостью. Сера так же способствует получению белого чугуна, причем ее отбеливающее влияние в 5 - 6 раз сильнее, чем у марганца.

Фосфор на процесс графитизации заметного влияния не оказывает.

Кремний в совокупности с углеродом способствует процессу графитизации и интен­сивно влияет на структуру чугуна. Зависимость формирования струк­тур от содержания углерода и кремния иллюстрируется диаграммой Маурера (рис. 5.2), построенной для отливок с толщиной стенки 50 мм. Из диаграммы следует, что при одном и том же содержании углерода, например 3,0 %, введение до 0,8 % Si не приводит к графитизации (получается белый чугун). Если количество кремния будет в пределах 1,1…2,3 % образуется серый перлитный чугун, а при содержании кремния более 2,8 % — серый ферритный. Возможно образование промежуточных структур. Таким образом, регулируя суммарное количество углерода и кремния в расплаве чугуна, получают отливки с различной структурой металлической основы.

Рис. 5.2. Структурная диаграмма для получения серых чугунов:
I - белый чугун (перлит + цементит); IIа - половинчатый чугун (перлит + цементит + феррит); II - серый перлитный чугун (перлит + графит);

IIб - серый перлитно-ферритный чугун (перлит + феррит + графит);

III - серый ферритный чугун (феррит + графит)

Образование графита может происходить не только в результате кристаллизации из жидкости и при охлаждении аустенита. Возможен распад цементита в процессе термообработки. Цементит является неустойчивым соединением, которое при высоких температурах может распадаться с выделением графита.

Если температура несколько ниже линии Р'S'К' распад происходит по реакции Ц→Ф+Гр, а при температурах выше линии Р'S'К' распад сопровождается образованием следующих фаз: Ц→А+Гр.

В первом случае процесс протекает медленнее, хотя и заканчивается полной графитизацией (количеством растворенного в феррите углерода можно пренебречь), во втором —процесс идет быстрее, поскольку температуры выше, но не приводит к полной графитизации, так как часть углерода остается растворенной в аустените.