СТРУКТУРОУТВОРЕННЯ В СТАЛІ, ОТРИМАНОЇ ЛЕГУВАННЯМ ЗАЛІЗА КОМПОЗИЦІЙНИМ ПОРОШКОМ НА ОСНОВІ НАНОРОЗМІРНОГО КАРБІДУ КРЕМНІЮ

Анотація

Вивчено особливості формування металевих композитів на основі заліза при використанні синтезованих високодисперсних композиційних порошків як лігатур. Композиційні порошки отримано взаємодією нанорозмірного карбіду кремнію з оксидом заліза та спеченим концентратом залізної руди (СКЗР). Синтезовані високодисперсні композиційні порошки лігатур у системах SiC–Fe₂O₃ та SiC–СКЗР мають багатофазний склад із вмістом карбіду кремнію, силіцидів заліза, оксиду та оксинітриду кремнію (β-SiC, SiO₂, β-Si₃N₄, Si₂N₂O, Fe₂Si, Fe₅Si₃, FeO). Середній розмір частинок композиційних порошків лігатур становить 130 і 150 нм. Отримання металевих композитів на основі заліза з додаванням 3, 5 і 7% лігатури шляхом плавлення в індукційній печі при 1700 °С протягом 40 хв без захисного середовища проходить із повним розчиненням легуючих компонентів та формуванням однорідної феритної структури. За даними спектрального аналізу, загальний вміст домішок у металевих композитах на основі заліза становить від 2,0% (мас.) при додаванні 3% лігатури до 4,1% (мас.) при додаванні 7% лігатури. Отримані сплави мають структуру нанорозмірного перліту. Розміри пластинчатих утворень карбіду заліза складають 20–25 нм, а відстань між ними не перевищує 150 нм. Аналіз мікродифракційних картин показав присутність фази α-Fe та нанокристалічних карбідів Fe₃C і FeC. Досліджено механічні властивості металевих композитів. Встановлено, що введення синтезованих високодисперсних композиційних порошків у розплав заліза сприяє підвищенню механічних характеристик композитів, зокрема границі плинності при одновісному стиску — до 1251 МПа, твердості (HV 10) — до 3,1 ГПа та пластичної деформації — до 31,1%. Розглянуто вплив різних стадій термічної обробки на механічні характеристики сплаву. Встановлено, що проведення холодної прокатки попередньо кованих металевих композитів сприяє підвищенню границі плинності до 1660 МПа і твердості до 4,4 ГПа. Після відпалу металевих композитів при 700 °С протягом 2 год границя плинності складає 750 МПа, пластична деформація — 34,5% і твердість — 2,5 ГПа.