Steady State α→γ-Recrystallization of Ferritic Iron Alloys with a Cellular Structure of the Interfacial Surface during Carburization
Loading...
Date
2025
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
G. V. Kurdyumov Institute for Metal Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv
Abstract
ENG: The mathematical model of single-phase cellular growth of the γ-phase layer during isothermal α→γ-recrystallization of a carburized ferritic iron alloy is constructed based on the performed analysis. Diffusion transfer of carbon through the γ-phase to the interphase surface is the main factor that determines the kinetics of α→γ-recrystallization during carburization. The expression for the distribution of carbon within the γ-phase in front of the flat phase interface (PI) during a steady-state process is obtained. The near-boundary concentration differences between the curved and flat PI are determined. The near-boundary mole fractions of the components inside the α- and γ-phases are calculated. Diffusion processes within the α-phase before PI are described. The expression relating diffusion processes within the α-phase in front of PI with the velocity of front advancement is obtained. Longitudinal sections of cells corresponding to limiting cases of surface-tension coefficient σ and microstructures during α→γ-recrystallization are presented. As shown, the PI cells have a pronounced crystalline facet during solid-phase recrystallization. In this case, the morphology of the cells depends on the crystallographic direction of growth of the γ-phase.
UKR: Проведено аналізу й на підставі неї побудовано математичний модель однофазного коміркового зростання шару γ-фази під час ізотермічної α→γ-перекристалізації феритного стопу заліза за навуглецьовування. Встановлено, що основним чинником, що визначає кінетику α→γ-перекристалізації за навуглецювання, є дифузійна доставляння Карбону через γ-фазу до міжфазної поверхні. Було одержано вираз для розподілу Карбону в γ-фазі перед пласкою фазовою поверхнею за стаціонарного процесу. Визначено ріжниці примежових концентрацій між викривленою та пласкою фазовою поверхнею. Було розраховано примежові мольні частки компонентів у α- й γ-фазах. Описано дифузійні процеси у α-фазі перед фазовою поверхнею. Одержано вираз, що зв’язує дифузійні процеси у α-фазі перед фазовою поверхнею зі швидкістю просування фронту. Представлено поздовжні перерізи комірок, що відповідають граничним випадкам значень коефіцієнта поверхневого натягу σ та мікроструктурам під час α→γ-перекристалізації. Показано, що комірки фазової поверхні мають виражене кристалічне огранування за твердофазної перекристалізації. Воднораз морфологія комірок залежить від кристалографічного напрямку зростання γ-фази.
UKR: Проведено аналізу й на підставі неї побудовано математичний модель однофазного коміркового зростання шару γ-фази під час ізотермічної α→γ-перекристалізації феритного стопу заліза за навуглецьовування. Встановлено, що основним чинником, що визначає кінетику α→γ-перекристалізації за навуглецювання, є дифузійна доставляння Карбону через γ-фазу до міжфазної поверхні. Було одержано вираз для розподілу Карбону в γ-фазі перед пласкою фазовою поверхнею за стаціонарного процесу. Визначено ріжниці примежових концентрацій між викривленою та пласкою фазовою поверхнею. Було розраховано примежові мольні частки компонентів у α- й γ-фазах. Описано дифузійні процеси у α-фазі перед фазовою поверхнею. Одержано вираз, що зв’язує дифузійні процеси у α-фазі перед фазовою поверхнею зі швидкістю просування фронту. Представлено поздовжні перерізи комірок, що відповідають граничним випадкам значень коефіцієнта поверхневого натягу σ та мікроструктурам під час α→γ-перекристалізації. Показано, що комірки фазової поверхні мають виражене кристалічне огранування за твердофазної перекристалізації. Воднораз морфологія комірок залежить від кристалографічного напрямку зростання γ-фази.
Description
K. Chornoivanenko: ORCID 0000-0003-1613-7784
Keywords
recrystallization, phase interface, cellular growth, carburization, stationary process, in situ composite, перекристалізація, фронт перетворення, коміркове зростання, навуглецьовування, стаціонарний процес, in situ-композит, КСЯСМ
Citation
Chornoivanenko K. O., Movchan O. V. Steady State α→γ-Recrystallization of Ferritic Iron Alloys with a Cellular Structure of the Interfacial Surface during Carburization. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii. 2025. Vol. 47, Iss. 4. P. 347–359. DOI: https://doi.org/10.15407/mfint.47.04.0347.