Вплив кремнію на структуру та властивості чавунів
Вплив кремнію на структуру та властивості чавунів - розділ Геологія, Курс лекцій з спеціальних чавунів Область застосування виливків із спеціальних чавунів охоплює практично всі галузі економіки – видобуток та збагачення корисних копалин При вмісті 5,6 % Si Чавун Практично має однофазну фе.
При вмісті 5,6% Si чавун практично має однофазну феритну матрицю і тому відрізняється високою стійкістю до росту. Окаліностійкість крем'янистого чавуну пов'язана з утворенням у поверхневому шарі поряд з оксидами заліза та оксидів кремнію SiO2. Ця плівка має щільну структуру при незначній товщині.
За своїм впливом на окалиностійкість і стійкість до росту чавуну кремній непостійний. Присутність у білих чавунах навіть незначної кількості кремнію різко знижує їхню стійкість до росту і окалиностійкість. Не меншою мірою шкідлива дія підвищених концентрацій кремнію відзначається і у звичайних сірих чавунах. Однак при досить високому вмісті кремнію (5%) стійкість чавуну проти окислення і росту різко підвищується.
Першим сприятливим результатом дії високих концентрацій кремнію на окалиностійкість і стійкість до росту чавуну є отримання стабільної структури графіт + ферит легований кремнієм. Завдяки цьому при подальшому нагріванні виключаються процеси графітизації та пов'язані з ними зростання та окислення.
У міру збільшення вмісту кремнію підвищуються критичні точки чавуну. Так, при 6 % Si точка Ас1 лежить близько 950 °С, а при 7 % Si підвищується до 1000 °С. Протікання алотропічних перетворень і пов'язане з цим виникнення внутрішньої напруги призводять при високій температурі, тобто в області підвищеної пластичності, і тому не можуть викликати руйнування чавуну.
Зрештою, кремній, входячи в твердий розчин, підвищує температуру утворення вюститної фази, тобто збільшується стійкість металевої основи проти окислення.
За наявності кулястої форми графіту фактичну стійкість крем'янистого чавуну визначає окалиностійкість його металевої основи. Збільшення вмісту кремнію як у звичайних, так і у високоміцних чавунах з кулястим графітом призводить до підвищення їх стійкості до росту.
Поліпшення ростостійкості чавунів із підвищенням концентрації кремнію слід віднести головним чином за рахунок збільшення стійкості металевої основи проти окиснення.
Зростання стійкості нелегованого високоміцного чавуну з кулястим графітом мало відрізняється від ростостійкості висококремнистого чавуну з пластинчастим графітом при вмісті більше 10 % Si. При таких концентраціях кремнію у звичайних чавунах висока стійкість металевої основи проти окислення певною мірою паралізується грубими включеннями графіту та наявністю раковин.
З цієї ж причини куляста форма графіту (замість пластинчастої) забезпечує відносно високу стійкість до росту навіть для високоміцного чавуну вихідного складу.
Присадка в чавун з кулястим графітом щодо невеликих кількостей кремнію (4,0 - 5,0 %) помітно зменшує ріст і окислення чавуну через обмеження процесу графітизації та підвищення стійкості проти окислення основної металевої маси. Насправді, стійкість до росту міцного чавуну з 4 - 5% кремнію майже в п'ять разів, а окалиностійкість у 8 разів вище, ніж у такого ж чавуну, але з пластинчастим графітом. Слід зазначити також, що найбільш різке підвищення окалиностійкості та ростостійкості чавунів з кулястим графітом відбувається при зміні вмісту кремнію вмежах від 5,5 до 6,5%. За подальшого збільшення концентрації кремнію в чавуні відзначається лише загальна тенденція до підвищення зазначених характеристик.
Кращі результати випробування на окалиностійкість і стійкість до росту були отримані в чавунах, що містять > 12% кремнію, тобто у високоміцних феросилідах з кулястим графітом.
Легування крем'янистого чавуну нікелем (до 2%) або хромом (0,5 – 4%) підвищує його жаростійкість.
Легування молібденом у кількості 1 - 3% збільшує міцність при підвищених температурах, а також опір повзучості крем'янистого чавуну з кулястим графітом.