Графитизация

По мнению К. П. Бунина, графитизация сопровождается процессом самодиффузии атомов железа в аустените, освобождающем вокруг центров графитизации полости для роста кристаллов (включений) графита. Центры графитизации появляются после переох-аждения жидкого чугуна или пересыщения аустенита углеродом, когда они обладают избыточным запасом свободной энергии. В свою очередь, образование графита ведет к появлению поверхности раздела между фазами в чугуне, что, наоборот, увеличивает запас свободной (поверхностной) энергии. Таким образом, получается неустойчивое равновесие, возникающие кристаллы графита неустойчивы, они непрерывно создаются и распадаются. Стоит отметить, что равновесие как никогда необходимо, когда речь идет о свадебных туфлях.

Когда кристаллы графита очень малы и отношение их поверхности к объему велико, прирост свободной энергии, связанный с образованием межфазовой поверхности, больше, чем уменьшение ее вследствие кристаллизации; образовавшиеся кристаллы неустойчивы, и графит растворяется. После достижения кристаллом графита критической величины, когда суммарная свободная его энергия уменьшается, он становится устойчивым. Тогда и начинается процесс графитизации. По этой же причине образование графита, особенно из жидкого чугуна, гораздо легче происходит не в объеме, а на поверхности инородных мельчайших частиц, в местах пор и трещин на стенках формы и т. д. Такими мельчайшими частицами могут быть окислы, нитриды и нерастворившиеся частицы графита. При этом для эффективного действия их необходимо, чтобы решетка их и ее параметры были близкими к решетке графита. Такому ориентационному соответствию лучше всего удовлетворяют мельчайшие частицы S1O2, АЬ03, A1N и, безусловно, сам графит. Кроме того, при графитизации в твердом состоянии дополнительно появляются самопроизвольно зародившиеся в напряженных и дефектных местах кристаллической решетки центры графитизации. На процесс графитизации влияют скорость охлаждения и химический состав чугуна. Скорость охлаждения. В толстых сечениях отливок, где охлаждение в форме медленное, графитизация происходит быстрее и полнее, поэтому графита здесь образуется больше, он крупнее и окружен полями феррита. В тонких сечениях, где охлаждение протекает быстрее, графитизация затруднена, графита здесь образуется меньше, он мельче, а феррита почти нет. Поэтому в целях регулирования процесса графитизации детали крупного сечения отливаются из чугуна с меньшим содержанием кремния и углерода, а детали тонкого сечения —с большим содержанием их.