Тойбаев Ж.Н., Кузнецов В.Н., Жмурко
Г.П., Гузей Л.С.
Казахский государственный агротехнический университет им. С. Сейфуллина,
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Экспериментальное исследование фазовых равновесий в
системе Fe-Cr-V при 1423 К
Методом диффузионных пар исследовано
фазовые равновесия в системе Fe–Cr–V при 1423 К. Исследование проводилось с использованием
микроструктурного, дюрометрического и локального рентгеноспектрального методов
анализа. Для приготовления сплавов использовали армко железо (99.95 %), ванадий
электролитический ВЭЛ-1 (99,17 %), хром электролитический (99,95 %). Сплавы
массой
Образцы для исследования получали
соединением железа или сплава на ее основе с однофазными образцами системы. Составы
исследуемых диффузионных пар системы показано в таблице 1. Температура сварки
составляла 1273–1423 К. Приготовленные
диффузионные пары отжигали в вакуумированных кварцевых ампулах в печах
электросопротивления при температуре 1423 К в течении 24 часа и охлаждали
на воздухе.
Распределение элементов в переходных
зонах диффузионных пар исследовали методом электронно-зондового микроанализа.
На основании полученных результатов
строили диффузионные пути и кривые распределения элементов в переходных зонах
диффузионных пар.
В результате было выявлено, что на
кривых концентрационных зависимостей резкого изменения концентраций элементов
при переходе диффузионного пути из одной фазовой области в другую не
наблюдалось. Поэтому количество фаз в зоне соединения определялось с
привлечением микроструктурных и микродюрометрических исследований.
В зоне соединения между двумя твердыми
растворами системы Cr–Fe–V образуется s-фаза. Кроме того, на присутствие s-фазы в зоне соединения пар № 1, № 2 и № 3
указывают микродюрометрические измерения. Другое строение имели переходные зоны
пар №
4, №
5, №
6 и №
7. В зоне соединения этих пар присутствия каких либо фаз не отмечалось, а
твердость изменялась незначительно. Наибольшая твердость наблюдалась при
максимальной концентрации третьего компонента в зоне соединения.
Таблица 1. Составы исследуемых диффузионных пар системы Fe–Cr–V.
|
Номер диффузионной |
Состав диффузионных пар, ат.% |
|
|
пары |
Первая составляющая |
Вторая составляющая |
|
1 |
Fe |
Cr(15)V(85) |
|
2 |
Fe(65)V(35) |
Cr(30)V(70) |
|
3 |
Fe |
Cr(30)V(70) |
|
4 |
Fe |
Cr(50)V(50) |
|
5 |
Fe(65)V(35) |
Cr(70)V(30) |
|
6 |
Cr(50)Fe(50) |
V |
|
7 |
Cr(40)Fe(60) |
V |
Анализ диффузионных путей, концентрационных кривых элементов и результатов
измерения твердости в переходных зонах всех исследованных пар позволил
определить концентрации элементов на границе b и s-фаз в системе Cr–Fe–V. Для определения координат
фазовых границ использовался следующий прием. Методом локального
рентгеноспектрального анализа определялись концентрации элементов вблизи
отпечатков измерения микротвердости
и по результатам,
полученным для двух
соседних отпечатков из различных
фазовых областей, устанавливался интервал концентраций компонентов в котором
должна находиться граница фазовой области. Затем, анализируя концентрационные
зависимости компонентов и диффузионные пути соответствующих участков переходной
зоны, определяли концентрации элементов на границах существования фаз более
точно. Таким же образом определялись концентрации элементов на границе b- и s-фаз при анализе зон соединения других пар.
Кроме того, чтобы уточнить границы
существования s-фазы в системе Cr–Fe–V, было приготовлено 2 сплава, которые отжигались при температуре
1423 К в течении 310 часов. Состав исходной шихты: 1 — 55Fe15Cr30V; 2 —65Fe11Cr24V. После приведения в равновесное состояние сплавы исследовались
микроструктурным, рентгенофазовым и локальным рентгеноспектральным методами
анализа.
По результатам исследования было
выявлено, что область гомогенности s-фазы в тройной системе простирается ~ до 20 ат.% Cr и направлена не к двойной s-фазе системы Cr–Fe, а примерно к хромовому углу фазовой диаграммы.