Розчинність Cu, Ni, Mn у високобористих сплавах Fe-B-C
DOI:
https://doi.org/10.15330/pcss.22.1.110-116Ключові слова:
бориди заліза, легуючі елементи, розчинність, швидкість охолодження, механічні властивостіАнотація
В роботі досліджували вплив легуючих елементів на процеси формування структури та механічні властивості литих високобористих сплавів Fe–B–C, охолоджених зі швидкостями 10 і 103 K/с. Склад сплавів знаходився в наступному концентраційному діапазоні: B (10–14 ваг.%), C (0,1–1,2 ваг.%), M (5 ваг.%), де M – Cu, Ni чи Mn, Fe – залишок. Структуру сплавів вивчали методами кількісної металографії, рентгеноструктурного аналізу, сканувальної електронної мікроскопії, рентгеноспектрального мікроаналізу. Механічні властивості структурних складових, а саме мікротвердість і коефіцієнт тріщиностійкості, вимірювали на мікротвердомірі Віккерса. Мідь має нехтовно малу розчинність у фазах Fe(B,C) та Fe2(B,C) високобористих сплавів Fe–B–C, тому цей елемент залишається в рідині під час кристалізації. В результаті по її закінченні в структурі спостерігаються глобулярні включення Cu. Порівняно з міддю нікель розчиняється в структурних складових сплавів у більшій кількості, переважно заміщуючи Fe в решітці фази Fe2(B,C). Маючи обмежену розчинність, нікель також утворює вторинну фазу Ni4B3 по границях кристалів Fe2(B,C). Марганець повністю розчиняється в структурних складових сплавів Fe–B–C, заміщуючи залізо переважно в кристалічній ґратці фази Fe(B,C). Потрапляючи в структуру боридів заліза, Mn і Ni підвищують їх пластичність, але знижують мікротвердість. Особливості структуроутворення та властивості легованих високобористих сплавів Fe–B–C пояснено з урахуванням електронної структури легуючих елементів.
Посилання
V. Homolova, L. Ciripova, A. Vyrostkova, Journal of Phase Equilibria and Diffusion 36(6), 599 (2015) (https://doi.org/10.1007/s11669-015-0424-0).
Z.F. Huang, J.D. Xing, S.Q. Ma, Y.M. Gao, M. Zheng, L.Q. Sun, Key Engineering Materials 732, 59 (2017) (https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.732.59).
A. Sudo, T. Nishi, N. Shirasu, M. Takano, M. Kurata, Journal of Nuclear Science and Technology 52(10), 1308 (2015) (https://doi.org/10.1080/00223131.2015.1016465).
X. Ren, H. Fu, J. Xing, Y. Yang, S. Tang, Journal of Materials Research 32(16), 304 (2017) (https://doi.org/10.1557/jmr.2017.304).
P. Sang, H. Fu, Y. Qu, C. Wang, Y. Lei, Materialwissenschaft Und Werkstofftechnik 46(9), 962 (2015) (https://doi.org/10.1002/mawe.201500397).
I.М. Spyrydonova, O.V. Sukhova, G.V. Zinkovskij, Metallurgical and Mining Industry 4(4), 2 (2012).
S.I. Ryabtsev, V.А. Polonskyy, О.V. Sukhova, Powder Metallurgy and Metal Ceramics 58(9-10), 567 (2020) (https://doi.org/10.1007/s11106-020-00111-2).
О.V. Sukhova, V.А. Polonskyy, К.V. Ustinоvа, Materials Science 55(2), 285 (2019) (https://doi.org/10.1007/s11003-019-00302-2).
O.V. Sukhova, Y.V. Syrovatko, Metallofizika i Noveishie Tekhnologii 41(9), 1171 (2019) (https://doi.org/10.15407/mfint.41.09.1171).
Z. M. Rykavets, J. Bouquerel, J.-B. Vogt, Z. A. Duriagina, V. V. Kulyk, T. L. Tepla, L. I. Bohun, T. M. Kovbasyuk, Progress in Physics of Metals 20(4), 620 (2019) (https://doi.org/10.15407/ufm.20.04.620).
O.P. Ostash, V.V. Kulyk, T.M. Lenkovskiy, Z.A. Duriagina, V.V. Vira, T.L. Tepla, Archives of Materials Science and Engineering 90(2), 49 (2018) (https://doi.org/10.5604/01.3001.0012.0662).
I.M. Spiridonova, E.V. Sukhovaya, S.B. Pilyaeva, О.G. Bezrukavaya, Metallurgical and Mining Industry 3, 58 (2002).
Z.A. Duriagina, M.R. Romanyshyn, V.V. Kulyk, T.M. Kovbasiuk, A.M. Trostianchyn, I.A. Lemishka, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 100(2), 49 (2020) (https://doi.org/10.5604/01.3001.0014.3344).
I.M. Spiridonova, O.V. Sukhova, A.P. Vashchenko, Metallofizika i Noveishie Tekhnologii 21(2), 122 (1999).
O.P. Ostash, V.H. Anofriev, I.M. Andreiko, L.A. Muradyan, V.V. Kulyk, Materials Science 48(6), 697 (2013) (https://doi.org/10.1007/s11003-013-9557-7).
Yu.G. Chabak, V.I. Fedun, T.V. Pastukhova, V.I. Zurnadzhy, S.P. Berezhnyy, V.G. Efremenko, Problems of Atomic Science and Technology 110(4), 97 (2017).
S. Egashira, T. Sekiya, T. Ueno, M. Fujii, Mechanical Engineering Journal 6(6), 19 (2019) (https://doi.org/10.1299/mej.19-00297).
M.I. Pashechko, K. Dziedzic, M. Barszcz, Advances in Science and Technology Research Journal 10(31), 194 (2016) (https://doi.org/10.12913/22998624/64020).
K. Lee, M. Choi, G. Lee, M. Kim, J. Kim, IEEE Transactions on Magnetics 1-4, (2018) (https://doi.org/10.1109/tmag.2018.2878292).
L. Sidney, Alloy Steel: Property and Use (Scitus Academics LLC, Wilmington, 2016).
О.V. Sukhova, К.V. Ustinоvа, Functional Materials 26(3), 495 (2019) (https://doi.org/10.15407/fm26.03.495).
J. Miettinen, V.-V. Visuri, T. Fabritius, Archives of Metallurgy and Materials 66(1), 297 (2021) (https://doi.org/10.24425/amm.2021.134787).
W. Shenglin, China Welding 27 (4), 46 (2018) (https://doi.org/10.12073/j.cw.20180603001).
M. Zhang, X. Wang, S. Liu, K. Qu, Journal of Rare Earths 13(5), (2019) (https://doi.org/10.1016/j.jre.2019.05.013).
Z. Chen, S. Miao, L. Kong, X. Wei, F. Zhang, H. Yu, Materials 13(4), 975 (2020) (https://doi.org/0.3390/ma13040975).
K. Niihara, R. Morena, P.H. Hasselman, Journal of Materials Science Letters 1, 13 (1982) (https://doi.org/10.1007/BF00724706).
O.V. Sukhova, Physics and Chemistry of Solid State 21(2), 355 (2020) (https://doi.org/10.15330/pcss.21.2.355-360).
С.J. Smithells, Metals Reference Book (Butterworth and Co., London & Boston, 1976).
G. Li, D. Wang, Journal of Physics of Condensed Matter 1, 1799 (1989).
G.V. Samsonov, I.F. Pryadko, L.F. Pryadko, Electron Localization in Solids (Nauka, Moscow, 1976).
