Анотація

Дифузійне навуглецювання фериту, легованого карбідоутворюючими стабілізуючими ферит компонентами в певних умовах призводить до кооперативного розпаду фериту на аустеніт і спеціальний карбід з утворенням евтектоідоподібних пластинково-стрижневих колоній. Вивчення умов формування аустенітно-карбідних колоній, показано, що рушійною силою зростання колоній є приплив вуглецю. При цьому необхідно, щоб навуглецювання фериту одночасно призводило до аустенітизації та карбідоутворення. Аналіз діаграм складу дослідних систем Fe-Cr-C і Fе-Ti-C при різному вмісті карбідоутворюючих елементів показав, що при певній концентрації та температурі можливий кооперативний розпад фериту на аустеніт та карбіди. Визначено закономірності структуроутворення та фазових перетворень в поверхневому шарі при навуглецюванні в залежності від параметрів обробки. Встановлено температурний інтервал формування аустенітно-карбідних колоніальних структур, подібних евтектоідним, що являють собою природний композиційний матеріал, при навуглецюванні високолегованих залізних сплавів системи Fe-Cr-Ti-C внаслідок спільного й одночасного карбідоутворення та перекристалізації. Комплексними методами дослідження встановлено закономірності трансформації фронту α → γ перетворення. Показано, що формування коміркового фронту перекристалізації здійснюється під дією концентраційних градієнтів, викликаних перерозподілом основного легуючого елементу попереду фронту перетворення. Було проведено електрономікроскопічні дослідження тонкої структури аустенітно-карбідних колоній, які показали, що аустенітно-карбідна колонія є єдиним бікристалом. Мартенситні пластини переважно орієнтовані паралельно карбідним стрижням, які мають кубічне огранювання. Спільні електронограми карбіду та аустеніту показали наявність орієнтаційного співвідношення між цими фазами.

Ключові слова

навуглецювання, дифузія, фазове перетворення, карбідоутворення, колонії, діаграма стану Посилання

Список літератури

1. Бунин К. П., Мовчан В. И., Педан Л. Г. Формирование пластинча­то-стержневых карбидо-аустенитных колоний при насыщении сплава Fe-W-Cr-V-Mo углеродом. Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 1973. №2. С. 123-126.
2. Бунин К. П., Мовчан В. И., Педан Л. Г. Структурообразование при изотермическом науглероживании железных сплавов легированных молибденом и вольфрамом. Изв. АН СССР. Металлы. 1975. №3. С. 164-168.
3. Мовчан В. И., Педан Л. Г., Иваница В. И. Формирование направленных аустенито-карбидных структур при науглероживании сложнолегированных сталей. МиТОМ. 1990. №8. с. 12-14.
4. Movchan O.V., Chornoivanenko K.O. In situ Composites: A Review. Progress in Physics of Metals. 2021. Vol. 22. No. 1. P. 58-77. https://doi.org/10.15407/ufm.22.01.058
5. Мовчан О. В., Чорноіваненко К. О. Утворення in situ композитів при навуглецюванні хромистої сталі. Міжнародна наукова конференція «Матеріали для роботи в екстремальних умовах-10». Київ, 2020. С. 48-51.
6. Бачурін А. П., Мовчан О. В., Педан Л. Г. Чотирифазна реакція α→γ+M 6 C+M 23 C 6 при навуглецюванні сплавів Fe-Mo-Cr і Fe-W-Cr. Металознавство та обробка металів. 2001. №1-2. C. 18-21.
7. Мовчан О. В., Чорноіваненко К. О. Закономірності формування трифазного композиту при навуглецюванні сплавів системи Fe-W-V-C. Металургійна та гірничорудна промисловість. 2019. №5-6. С. 76-83. https://doi.org/10.34185/0543-5749.2019-5-6-76-83
8. Khvan A. V., Hallstedt B., Broeckmann C. A thermodynamic evaluation of the Fe–Cr–C system. Calphad. 2014. Vol. 46. P. 24-33. https://doi.org/10.1016/j.calphad.2014.01.002
9. Ohtani H., Tanaka T., Hasebe M., Nishizawa T. Calculation of the Fe-C-Ti ternary phase diagram. Calphad. 1988. Vol. 12. Iss. 3. P. 225-246. https://doi.org/10.1016/0364-5916(88)90003-X
10. F van der Ham, G.J Witkamp, J de Graauw, G.M van Rosmalen. Eutectic freeze crystallization simultaneous formation and separation of two solid phases // Journal of Crystal Growth. 1999. Vol. 198–199. Part 1. P. 744-748. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(98)01003-3