DSCN1653

60

I. Podstawy procesów odlewniczych

y+grafit (układ równowagi stabilnej)    (l.32a^

^-♦y-fFosOu (układ równowagi metaatabilnej)    (1.32b)

gdzie: g — roztwór stały węgla w Fey, zwany austenitem, FojC_{m Węglik} żelaza, zwany cementytem; indeks (I) wskazuje, że jest to cementyt pierw-szorzędowy.

To, czy krzepnięcie będzie przebiegać w układzie stabilnym czy meta-stabilnym jest ściśle związane z szybkością chłodzenia oraz tzw. Jakością metalurgiczną ciekłego żeliwa. Szybkość chłodzenia decyduje o wartości prze-chłodzenia AT ciekłego stopu. Jeśli wskutek chłodzenia ciekłe żeliwo osiągnie temperaturę niższą od równowagowej temperatury początku przemiany eutek-tycznej w układzie równowagi stabilnej, lecz wyższą od równowagowej temperatury przemiany eutektycznej w układzie metastabilnym, wówczas proces krzepnięcia może przebiegać tylko zgodnie z zapisem (1.32a). Jeśli natomiast przechłodzenie jest na tyle duże, iż temperatura ciekłego żeliwa będzie niższa również od równowagowej temperatury przemiany eutektycznej w układzie Fe-FojC, wtedy energia swobodna zarówno mieszaniny eutektycznej y+grafit, jak i y+FesOi) jest mniejsza niż energia swobodna ciekłego żeliwa. Oznacza to, że z termodynamicznego punktu widzenia obie eutektyki są prawdopodobne. Jakkolwiek w wyniku większej siły napędowej będzie tworzyć się eutektyka y-ł-grafit, to jednak czynnik kinetyczny związany z dyfuzją węgla będzie sprzyjał tworzeniu eutektyki y+F₃C(j). W takich przypadkach decydująca jest jakość metalurgiczna żeliwa, której miarą jest zdolność ciekłego żeliwa do grafityzacji. Jest ona funkcją wielu parametrów, z których najważniejszym jest skład chemiczny żeliwa, w szczególności obecność pierwiastków sprzyjających grafityzacji, tzw. grafityzatorów [21]. Jeśli pierwiastki często obecne w żeliwie zestawić w kolejności od najskuteczniejszego grafityzatora do najsilniejszego antygrafityzatora, to uzyska się następujący szereg

Grafityzatory    <—>

Al, C, Si, Ti, Ni, Cu, P, Co, Zr Nb

Antygrafityzatory W, Mn, Mo, Cr, V, S, Mg, Ce, Te, B

Rozważmy krystalizację eutektyki w układzie równowagi stabilnej. Z chwilą przechłodzenia ciekłego żeliwa do temperatury w zakresie temperatury równowagowej przemiany eutektycznej w układzie stabilnym i metastabilnym (obszar między liniami solidus EC oraz EC na na rys. 1.44), jako pierwsze pojawiają się zarodki grafitu [7,19], Ich swobodny wzrost jest determinowany możliwością dołączania atomów węgla z cieczy, w związku z czym kryształy

Rysunek 1.45. Sekwencja wzrostu komórki

P*J