Стабільність структури типу α-Mn в швидкозагартованих сплавах системи Fe-Mо-Cr-C при високих температурах

Анотація

Методом високотемпературної рентгенівської дифрактометрії простежено еволюцію фазових станів швидкозакристалізованого сплаву Fе_64,9Мо_19,6Сr_14,5C (% (ат.)) при нагріві в інтервалі температур від кімнатної до солідусу. Ідентифіковано фази типу α- та β-Мn (χ та π відповідно), а також: ОЦК-фази різного складу (α₁, α₂, α), η-карбоінтерметалід (М₆С), R- та ГЦК-фаза. Встановлено, що χ-фаза в даному сплаві є стабільною при високих температурах: утворюється в процесі нагріву в інтервалі 973-1073 К; в інтервалі 1073-1273 К змінює хімічний склад, який залишається сталим в інтервалі 1073-1473 К, та розкладається в температурному інтервалі 1473-1523 К; при нагріві її відносна кількість та період кристалічної гратки сімбатно змінюються в інтервалах значень 20-55% (мас.) та 0,9061-0,9170 нм, відповідно, а коефіцієнт термічного розширення становить 16,65 ·10^-6 K^-1.Вперше в діаграмі стану чотириком-понентної системи Fе-Мо-Сг-С встановлено факт існування областей рівноваг за участю стабільної χ-фази: γ + α+ χ + R; χ + γ + η + α; χ + η +γ + α; χ + α + η +R. Показано, що знайдена у вихідному спінінгованому сплаві π-фаза є метастабільною, в околі температури 842 К різко змінює склад, в інтервалі температур 923-1073 К повністю розкладається, причому її відносна кількість та період кристалічної гратки при нагріві в інтервалі 293—923 К змінюються в інтервалах значень 50—8% (мас.) та 0,6346-0,6401 нм, відповідно, а коефіцієнт термічного розширення становить 2,083 х 10^-6 K^-1. Визначено коефіцієнт термічного розширення η- та α-фаз: 15,257 · 10^-6 та 7,117· 10^-6 K^-1, відповідно. Виявлено, що температура повного розкладу метастабільної β-Мn-подібної π-фази та появи стабільної α-Мn-подібної χ -фази у досліджуваному зразку в умовах високотемпературної рентгенівської дифрактометрії близька до ∼978 К — температури поліморфного перетворення α-Mn ⇆β-Мn в елементарному мангані. Дані методу високотемпературної рентгенівської дифрактометрії свідчать, що при підвищенні температури перетворення π → α а метастабільних фаз та перетворення γ → α стабільних фаз у даному сплаві є бездифузійними.