Исследование особенностей процессов кристаллизации сплавов системы Fe-B-C

Abstract

RU: Целью данной работы являлось исследование особенностей кристаллизации сплавов концентрационного треугольника Fe-Fe2B-FeзC системы Fe-B-C. Методика Исследования проводили на сплавах с содержанием бора от 1,8.3% и углерода 2.2,5% (мас.), остальное железо. Для определения химического состава сплава использовали химический и микрорентгеноспектральный анализы. Фазовый состав сплавов определяли микроструктурным, рентгеноструктурными анализами. Температуру фазовых превращений в сплавах определяли дифференциальным термическим анализом. Результаты. Структура сплавов с содержанием бора 2,4% (мас.) и углерода 2,1% (мас.) после плавления и кристаллизации состояла из первичных кристаллов аустенита и эвтектики y-Fe+Feз(CB) с пластинчатой морфологией. В результате последующего повторного нагрева, плавления и кристаллизации структура сплава состояла из распавшихся дендритов аустенита, а также присутствовали две различные по строению эвтектики: пластинчатая эвтектика y-Fe+Feз(CB) и стержневая - y-Fe+Fe2з(CB)6. В структуре сплава системы Fe-B-C с содержанием бора 2,95 % (мас.) и углерода 2,3 %(мас.) присутсвовали первичные дендриты фазы Feз(CB) и пластинчатая эвтектика y-Fe+Feз(CB). Сплав после выплавки был предварительно отожжен при температуре 1170К в течение часа. После этого был нагрет до температуры на 30К выше ликвидуса и охлажден со скорость 40К/мин. Микроструктура сплава состояла из первичных боридов Fe2B, расположенных внутри крупных ограненных кристаллов фазы Fe2з(CB)6 и мелкодисперсной эвтектики y-Fe+Fe2з(CB)6 со стержневой морфологией. Научная новизна. В сплавах с содержанием бора от 1,8.3% и углерода 2.2,5% (мас.), после плавления и кристаллизации происходит образование первичных кристаллов аустенита и эвтектики y-Fe+Feз(CB) с пластинчатой морфологией. Последующее переправлавы и кристаллизация этих сплавов приводит к образованию аустенита и эвтектики y-Fe+Fe2з(CB)6. Практическая значимость. Полученные в данной работе результаты позволяют прогнозировать и влиять на фазовый состав и фазовые превращения в сплавах системы Fe-B-C.

UK: Метою даної роботи є дослідження особливостей кристалізації сплавів концентраційного трикутника Fe-Fe2B-Fe3C системи Fe-B-C. Методика Дослідження провели на сплавах з вмістом бору 1 ,8 .3% та карбону 2 .2 ,5% (мас.), інше залізо. Для визначення хімічного складу сплаву використали хімічний та мікрорентгеноспектральний аналізи. Фазовий склад сплавів визначали мікроструктур ним, рентгеноструктурним аналізами. Температуру фазових перетворень визначали диференційним термічним аналізом. Результати. Структура сплавів з вмістом бору 2,4% та карбону 2,1% (мас.) після плавлення та кристалізації мала наступний склад: первинні кристалі аустеніту та евтектика y-Fe+Fe3(CB) з пластинчатою морфологією. Послідуючий повторний нагрів, плавлення та кристалізація призводить до зміни фазового складу сплаву, а саме структура сплаву складалась з дендритів аустеніту та двох евтектик пластинчатої y-Fe+Fe3(CB) та стержневої - y-Fe+Fe2з(CB)6. У сплавів з вмістом бору 2,95% та карбону 2,3% (мас.) були присутні первинні дендрити фази Fe3(CB) та пластинчата евтектика y-Fe+Fe3(CB). Сплав після плавлення мав попередній відпал при температурі 1170К на протязі години. Після чого був нагрітий до температури на 30К вище лінії ліквідусу та охолоджений зі швидкістю 40К/хв. Мікроструктура сплаву мала наступний склад: первинні бориди Fe2B, розташовані в кристалах фази Fe23(CB)6 та дрібнодисперсна евтектика y-Fe+Fe23(CB)6. Наукова новизна. У сплавах з вмістом бору 1,8...3% та карбону 2...2,5% (мас.) після плавлення та кристалізації відбувається утворення первинних кристалів аустеніту та евтектики y-Fe+Fe3(CB) з пластинчатою морфологією. Послідуючі переплави та кристалізація цих сплавів призводить до утворення евтектики y-Fe+Fe23(CB)6 та аустеніту. Практична значимість. Отримані в даній роботі результати дозволяють прогнозувати та впливати на фазовий склад та фазові перетворення у сплавах системи Fe-B-C.

EN: Objective o f the paper is study of crystallization peculiarities of Fe-B-C system alloys for composition triangle Fe-Fe2B-Fe3C Methods. The investigation was performed for alloy with boron content from 1,8...3% and carbon content of 2 .2 ,5% (wt.), the rest is iron. To ascertain the chemical composition of alloy chemical analysis and X-ray microanalysis was used. Phase composition of alloy was revealed by means of microstructure and X-ray structure analysis. The temperature of phase transformations in alloys was determined by means of thermal analysis. Results. Structure of alloys with boron content of 2,4% (wt.) and carbon content of 2,1% (wt.) after melting and crystallization consists of primary austenite crystals and eutectic y-Fe+Fe3(CB) with sheet-like morphology. As a result of next reheating, melting and crystallization the structure of alloy consists of decomposed austenite dendrites and two different in structure eutectics: sheet-like eutectic y-Fe+Fe3(CB) and core eutectic y-Fe+Fe23(CB)6. Structure of Fe-B-C system alloy with boron content of 2,95 % (wt.) and carbon content of 2,3 %(wt.) consists of primary bright dendrites of Fe3(CB) phase and sheet-like eutectic y-Fe+Fe3(CB). After smelting alloy was preannealed at the temperature of 1170 K for hour. After this alloy was heated up to temperature 30 K above the liquidus and then was cooled with rate of 40 K/min. Microstructure of alloy consists primary borides Fe2B, located inside large edged crystals of Fe23(CB)6 phase and finely-divided eutectic y-Fe+Fe23(CB)6 with core morphology. Scientific novelty. In alloys with boron content from 1 ,8 .3% and carbon content of 2 .2 ,5% (wt.) after melting and crystallization the formation of primary austenite crystals and eutectic y-Fe+Fe3(CB) with sheet-like morphology takes place. The next remelting and crystallization or holding for hour at the temperature 30 K above the liquidus of these alloys leads to formation of austenite and eutectic y-Fe+Fe23(CB)6. Practical implications. The results of the investigation enable to project and effect on the phase composition and phase transformations in alloys of Fe-B-C system.