Области полной и ограниченной метастабильности карбида М7С3 в системе Fe − C − Cr

Abstract

RU: Постановка проблемы. Большое значение для таких практических вопросов металловедения как разработка новых материалов с метастабильными фазами, их поведение при термообработке и эксплуатации имеет прогнозирование областей их возможного перехода в стабильное состояние, так как это позволяет значительно сократить время поиска. Поскольку система Fe − C − Cr является основой для существенной части белых износостойких чугунов, она выбрана для анализа. Для того чтобы определить области возможного перехода метастабильного карбида М7С3 в стабильный карбид М23С6, необходимо четко определиться с метастабильным вариантом тройной диаграммы. Цель работы − обоснование выбора одного из вариантов диаграммы Fe − C − Cr в качестве метастабильного для сравнении его со стабильной диаграммой и определение областей перехода метастабильного карбида М7С3 в стабильный М23С6. Основная часть. Большое количество вариантов тройной диаграммы Fe − C − Cr можно разделить на стабильные и метастабильные. Литая структура сплавов на первый взгляд больше соответствует метастабильным вариантам, а отожженная – стабильным. Спорным для выбора метастабильного варианта является вопрос о наличии и протяженности области Ж + М23С6. Следствием наличие такой области является реакция Ж + М23С6 → α + М7С3. Однако в действительности четырёхфазная реакция с участием этих карбидов идёт в другом направлении. Наличие неравновесной реакции Ж + М7С3 → α + М23С6 позволяет объяснить реальные особенности микроструктуры некоторых высокохромистых сплавов и выбрать в качестве метастабильного вариант, в котором двухфазная область Ж + М23С6 отсутствует. Затем сравнение стабильной фазовой диаграммы с выбранным метастабильным вариантом позволяет определить области возможных трансформаций метастабильного карбида М7С3 в стабильный карбид М23С6. Выводы. Показана схема формирования неравновесной четырёхфазной реакции Ж + М7С3 → α + М23С6, объясняющей особенности реальной литой структуры. Это позволило выбрать метастабильный вариант диаграммы Fe − C − Cr и определить области полной и ограниченной метастабильности карбида М7С3 по отношению к карбиду М23С6.

UK: Постановка проблеми. Велике значення для таких практичних питань металознавства як розроблення нових матеріалів із метастабільними фазами, їх поведінка під час термообробки та експлуатації має прогнозування областей їх імовірного переходу до стабільного стану, бо це дозволяє значно скоротити час пошуку. Оскільки система Fe − C − Cr − це база для значної частини білих зносостійких чавунів, вона відібрана для аналізу. Задля визначення області імовірного переходу метастабільного карбіду М7С3 в стабільний карбід М23С6 необхідно чітко визначитися з метастабільним варіантом потрійної діаграми. Мета статті − обґрунтування вибору одного з варіантів діаграми Fe − C − Cr як метастабільного для порівняння його зі стабільною діаграмою таі визначення областей переходу метастабільною карбіду М7С3 в стабільний М23С6. Основна частина. Велику кількість варіантів потрійної діаграми Fe − C − Cr можна поділити на стабільні і метастабільні. Лита структура сплавів на перший погляд більше співвідноситься з метастабільними варіантами, а відпал − стабільний. Суперечливе для вибору метастабільного варіанта питання про наявність та довжину області Ж + М23С6. Наслідком наявності такої області є реакція Ж + М23С6 → α + М7С3. Однак у дійсності чотирифазна реакція за участю цих карбідів іде у іншому напрямку. Наявність нерівноважної реакції Ж + М7С3 → α + М23С6 дозволяє пояснити реальні особливості мікроструктури деяких високохромистих сплавів та вибрати як метастабільний варіант, у якому двофазна область Ж + М23С6 відсутня. Потім порівняння стабільної фазової діаграми з обраним метастабільним варіантом дозволяє визначити області імовірних трансформацій метастабільного карбіду М7С3 в стабільний карбід М23С6. Висновки. Показано схему формування нерівноважної чотирифазної реакції Ж + М7С3 → α + М23С6, що пояснює особливості реальної литої структури. Це дозволило обрати метастабільний варіант діаграми Fe − C − Cr і визначити області повної і обмеженої метастабільності карбіду М7С3 відносно карбіду М23С6.

EN: Formulation of the problem. The big importance for such practical questions of metal science as working out new materials with metastable phases, their conduct under heat treatment and exploitation , has prognos of ranges of their possible transformation in the stable condition, as it allows considerably reduce the time of search. Since system Fe − C − Cr is the base for essential part of white wear-resistaunt cast irons it was selected for analysis. To determine ranges of possible transformation of metastable carbide M7C3 into stable M23C6 is necessary clearly define with the metastable version of the triple diagram. Objective. The basis of selection one of the versions Fe − C − Cr diagram as a metastable for comparison it with the stable one and determination the ranges of transformation of metastable carbide M7C3 in stable M23C6. Main part. The big amount versions of triple diagram Fe − C − Cr can be separate for stables and metastables. Cast alloys structure at a first look tended to agree with metastable version, and homogenized agreed with the stable one. The debatable for the selection of metastable version is the question about presence and exteut of range L + M23C6. In conseqienceof presence such a range is reaction L + M23C6 → α + M7C3. However in fact four-phases reaction with both this carbides in going in another direction. The presence of non-equilibrium reaction L + M7C3 → α + M23C6 allows to determine real especialities of some high-chromium alloys microstructure and select as a metastable the version in which two-phases range L + M23C6 is absence. Than the comparison of stable phase diagram with the selected metastable version allows to determine the ranges of possible transformations of metastable carbide in stable carbide M23C6. Conclusions. Scheme of forming non-equilibrium four-phases reaction is shown and it explains the especialities of real cast structure. It is allowed select metastable version of Fe − C − Cr diagram and determine the ranges of complete and limited metastability of carbide M7C3 according to carbide M23C6.