143 6

Analizując strukturę oraz skład chemiczny austenitu (l), cementytu (Fe^C) oraz grafitu (^cgrar) można stwierdzić, że istnieje podobieństwo budowy krystalicznej austenitu i cementytu. Natomiast struktury krystaliczne austenitu i grafitu zasadniczo różnią się od siebie. Również pod względem składu chemicznego

Rys. 15.1. Wykres równowagi układu telazo-wągiel: linie ciągłe -układ metastabilny Fe~Fe₃C, linie przerywane - układ stabilny Fe-C ,. (Struktury układu Fe-C: L-roz-

*    graf    graj

twór ciekły, y-austenit, a-ferryt, C_gratl~grafit pierwotny, C ,, -grafit wtórny, E,-eutek tyka grafitowa, E*-eutektyka grafitowa przemieniona, E -eutektoid gra-fitowy)

austenit (maksymalna rozpuszczalność węgla 2,06%) i cementyt (maksymalna zawartość węgla 6,67%) znacznie mniej różnią się między sobą niż austenit i grafit (100%C). Wynika stąd, ^ż® wydzielanie się cementytu zarówno z cieczy, jak i z austenitu (7) przebiega znacznie łatwiej niż wydzielanie się grafitu.

Z drugiej jednak strony grafit jest fazą stabilną, zaś cementyt metastabilną. Stąd wniosek, że mieszaniny austenitu i grafitu (*+C_grar) lub ferrytu i grafitu (^a+cgrar) mają mniejszy zasób energii swobodnej niż odpowiednie mieszaniny w układzie Fe-Fe₃C, a więc (y+Fe₃C) oraz (a+Fe₃C). Dotyczy to całego zakresu temperatur, co ilustruje wykres na rys.15.2. Na wykresie tym linie energii swobodnej mieszaniny (y+Fe_C) oraz (a+c „) są do

3    graf

siebie równoległe, a linia swobodnej energii cieczy F_l przecina je odpowiednio w temperaturach 1130°C i 1135°C.

Zmiana energii swobodnej grafitu i cementytu

W temperaturach poniżej temperatury równowagi (1130°C) krystalizacja przebiega z wydzielaniem się cementytu, gdyż taki przebieg reakcji jest łatwiejszy ze względu na warunki kinetyczne, co uzasadniono wcześniej.

W zakresie temperatur 1130°C do 1135°C krystalizacja przebiega z wydzielaniem się z cieczy mieszaniny austenitu i grafitu. Dzieje się tak wówczas, gdy przechłodzenie, a zatem i szybkości chłodzenia są małe. Dla dużego stopnia przechłodzenia, a więc po szybkim chłodzeniu roztworu ciekłego może nastąpić krystalizacja z tworzeniem się mieszaniny austenitu i cementytu, czyli ledebu-tytu, zgodnie z układem Fe-Fe₃C.

Podobny przebieg procesu grafityzacji zachodzi w zakresie temperatur 738^oO723⁰C, kiedy to austenit ulega rozkładowi na mieszaninę ferrytu z grafitem, a zatem y ? ^a+cgrar'

Domieszki i składniki stopowe bądź sprzyjają wydzielaniu się Węgla w postaci grafitu lub też osłabiają tę tendencję. Podczas krzepnięcia najintensywniej sprzyja grafityzacji krzem, występujący w żeliwach w ilościach 0,5+3,0%. Przyspiesza on

277