Влияние скорости охлаждения при кристаллизации на структурно-фазовый состав износостойкого высококремнистого силумина альрезист

Abstract

RU: Постановка проблемы. Исследование закономерностей формирования структурно-фазового состава сложнолегированных сплавов на основе Al при кристаллизации со скоростями охлаждения 103 …105 °/с позволяет изменять свойства этих сплавов в довольно широких пределах. Результаты исследований бинарных сплавов алюминия, полученных при кристаллизации в указанном диапазоне скоростей охлаждения, трактуются рядом авторов на основе формирования метастабильных фазовых диаграмм, которые формируются путем экстраполяции линий фазового равновесия в области переохлажденного состояния. Цель работы − проанализировать результаты металлографического и рентгенофазового анализов первичного и гранулированного высококремнистого силумина Альрезист в рамках представлений формирования метастабильных фазовых диаграмм на основе тройной системы Al − Si − Fe. Результаты и их обсуждение. Анализ научных публикаций показывает, что для двойных сплавов с эвтектическим или перитектическим равновесием при скоростях охлаждения 103 …105 °/с образуются аномально пересыщенные твердые растворы со стороны алюминия, которые трактуются как метастабильные. Они кристаллизуются в соответствии с метастабильными фазовыми диаграммами. Показано, что аномально пересыщенные твердые растворы алюминия наблюдаются для бинарных систем с промежуточными соединениями. Проанализированы результаты микроструктурного и фазового анализа гранулированного сложнолегированного силумина на основе тройной фазовой диаграммы Al − Si − Fe. Выводы. Установлено, что при кристаллизации гранул подавляется выделение из расплава промежуточных интерметаллидов и значительно увеличивается объемная доля −Al твердого раствора. Полученные данные подтверждают правомерность экстраполяции поверхности ликвидус в область переохлаждения при подавлении кристаллизации промежуточных фаз в трехкомпонентной системе Al − Si − Fe. Рассмотрена схема формирования метастабильной диаграммы на основе трехкомпонентной системы Al − Si − Fe с образованием аномально пересыщенного метастабильного твердого раствора алюминия.

UK: Постановка проблеми. Дослідження закономірностей формування структурно-фазового складу складнолегованих сплавів на основі Al у процесі кристалізації зі швидкостями охолодження 103 ...105 °/с дозволяє змінювати властивості цих сплавів у досить широких межах. Результати досліджень бінарних сплавів алюмінію, отриманих під час кристалізації в зазначеному діапазоні швидкостей охолодження, трактуються деякими авторами на основі формування метастабільних фазових діаграм, які можна отримати шляхом екстраполяції ліній фазової рівноваги в області переохолодженого стану. Мета статті − проаналізувати результати металографічного і рентгенофазового аналізів первинного і гранульованого висококремнистого силуміну Альрезист в рамках уявлень формування метастабільних фазових діаграм на основі потрійної діаграми. Основна частина. Аналіз наукових публікацій показує, що для подвійних сплавів з евтектичною і перитектичною рівновагою за швидкостей охолодження 103 …105 °/с аномально пересичені тверді розчини з боку алюмінію є метастабільними. Вони кристалізуються відповідно до метастабільних фазових діаграм. Показано, що аномально пересичені метастабільні тверді розчини алюмінію спостерігаються для бінарних систем із проміжними сполуками. Проаналізовано результати мікроструктурного і фазового аналізу гранульованого складнолегованого силуміну на основі потрійної фазової діаграми Al − Si − Fe. Висновки. Показано, що під час кристалізації гранул пригнічується виділення з розплаву проміжних інтерметалідів і значно збільшується об'ємна частка α−Al твердого розчину в структурі сплаву. Отримані дані підтверджують правомірність екстраполяції поверхні ліквідус в область переохолодження у разі придушення кристалізації проміжних фаз у трикомпонентній системі Al − Si − Fe. Розглянуто схему формування метастабільної діаграми на основі трикомпонентної системи Al − Si − Fe з утворенням аномально пересиченого метастабільного твердого розчину алюмінію.

EN: Statement of a problem. The research of logic of formation of structural and phase composition of the alloyed alloys on the basis of Al crystallized with cooling in range 103 …105 °/sec , allows to change properties of these alloys in quite wide limits. Results of researches of the binary alloys of aluminum obtained at crystallization in the specified range of cooling are treated by a number of authors on the basis of formation of metastable phase diagrams. These diagrams can be obtained by extrapolation of phase equilibrium lines to regions of the overcooled state. Research objective. To analyzed results of researches of metallographic data and data of X-ray analyses from patterns with different velocity of cooling at crystallization. Description of obtained results. In article are investigated experimental silumin containing 35 % Si and alloying elements Fe, Ti, Zr. The phase-structural composition of highsiliceous hypereutectic silumin was considered in according with formation of metastable phase diagram on the basis of Al − Si − Fe system. The analysis of scientific publications showed, that at velocity of cooling in range 103 …105 0 /sec, double alloys with the eutectic or peritektic equilibrium and intermediate phases can be crystallized with forming in structure of the supersaturated solid solution on the base of aluminum in according with metastable diagram. Results of the microstructural and phase analysis of the granulated and cast alloy are analyzed on the basis of the triple phase diagram Al − Si − Fe. It is shown that in case of crystallization of granules, were suppressed such intermediated phases as FeSi2Al4 and FeSiAl5 with forming supersaturated −Al solid solution. Conclusions. Data of an experiment confirm a possibility of extrapolation of a surface a liquidus to area of overcooling in case of suppression of crystallization of the intermediate phases according to the diagram Al − Si − Fe. In article the charting of formation of the metastable diagram on the basis of the stable Al − Si − Fe diagram with formation of abnormally supersaturated solid solution of aluminum and multiphase eutectic is considered.