DOI: 10.52150/2522-9117-2024-38-632-643

Мовчан Олександр Володимирович, к.т.н., ст.н.с., Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, м. Дніпро, 49010, Україна. ORCID: 0000-0003-1543-7160. Email: alvl.movchan@gmail.com

Чорноіваненко Катерина Олександрівна, к.т.н., доцент, Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, м. Дніпро, 49010, Україна. ORCID: 0000-0003-1543-7160.  Email: ekatmovchan@gmail.com

ЗАКОНОМІРНОСТІ ФАЗОВИХ І СТРУКТУРНИХ ПЕРЕТВОРЕНЬ В СИСТЕМІ Fe-Cr-Ti-C ПРИ НАВУГЛЕЦЮВАННІ

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

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2024-38-632-643

Посилання для цитування: Мовчан О. В., Чорноіваненко  К. О. Закономірності фазових і структурних перетворень в системі Fe-Cr-Ti-C при навуглецюванні. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2024. Вип. 38. С. 632-643. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2024-38-632-643.

Перелік посилань

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+M₆C+M₂₃C₆ 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