Закономірності фазових і структурних перетворень в системі Fe-Cr-Ti-C при навуглецюванні
Loading...
Date
2024
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро
Abstract
UKR: 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.
ENG: Diffusion carburization of ferrite alloyed with carbide-forming stabilizing ferrite components under certain conditions leads to the cooperative disintegration of ferrite into austenite and special carbide with the formation of eutectoid-like plate-rod colonies. Studying the conditions for the formation of austenite-carbide colonies shows that the driving force behind the growth of colonies is the influx of carbon. At the same time, it is necessary that carburization of ferrite simultaneously leads to austenitization and carbide formation. The analysis of the diagrams of the composition of the Fe-Cr-C and Fe-Ti-C experimental systems with different contents of carbide-forming elements showed that at a certain concentration and temperature, cooperative disintegration of ferrite into austenite and carbides is possible. The regularities of structure formation and phase transformations in the surface layer during carburization were determined depending on the processing parameters. The temperature interval for the formation of austenite-carbide colonial structures, similar to eutectoid ones, which are a natural composite material, during carburization of highly alloyed iron alloys of the Fe-Cr-Ti-C system as a result of joint and simultaneous carbide formation and recrystallization has been established. Complex research methods established the transformation patterns of the α → γ transformation front. It is shown that the formation of the cellular recrystallization front is carried out under the influence of concentration gradients caused by the redistribution of the main alloying element in front of the transformation front. Electron microscopic studies of the austenite-carbide colonies were conducted, which showed that the austenite-carbide colony is a single bicrystal. Martensitic plates are mainly oriented parallel to the carbide rods, which have a cubic facet. Joint electronograms of carbide and austenite showed the presence of an orientational relationship between these phases.
ENG: Diffusion carburization of ferrite alloyed with carbide-forming stabilizing ferrite components under certain conditions leads to the cooperative disintegration of ferrite into austenite and special carbide with the formation of eutectoid-like plate-rod colonies. Studying the conditions for the formation of austenite-carbide colonies shows that the driving force behind the growth of colonies is the influx of carbon. At the same time, it is necessary that carburization of ferrite simultaneously leads to austenitization and carbide formation. The analysis of the diagrams of the composition of the Fe-Cr-C and Fe-Ti-C experimental systems with different contents of carbide-forming elements showed that at a certain concentration and temperature, cooperative disintegration of ferrite into austenite and carbides is possible. The regularities of structure formation and phase transformations in the surface layer during carburization were determined depending on the processing parameters. The temperature interval for the formation of austenite-carbide colonial structures, similar to eutectoid ones, which are a natural composite material, during carburization of highly alloyed iron alloys of the Fe-Cr-Ti-C system as a result of joint and simultaneous carbide formation and recrystallization has been established. Complex research methods established the transformation patterns of the α → γ transformation front. It is shown that the formation of the cellular recrystallization front is carried out under the influence of concentration gradients caused by the redistribution of the main alloying element in front of the transformation front. Electron microscopic studies of the austenite-carbide colonies were conducted, which showed that the austenite-carbide colony is a single bicrystal. Martensitic plates are mainly oriented parallel to the carbide rods, which have a cubic facet. Joint electronograms of carbide and austenite showed the presence of an orientational relationship between these phases.
Description
О.Мовчан: ORCID 0000-0003-1543-7160; К. Чорноіваненко: ORCID 0000-0003-1613-7784
Keywords
навуглецювання, дифузія, фазове перетворення, карбідоутворення, колонії, діаграма стану, carburizationen, diffusion, phase transformation, carbide formation, colonies, state diagram, КСЯСМ
Citation
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. Дніпро, 2024. № 38. С. 632–643. DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2024-38-632-643.