Выпуски МФиНТ »  Том 43, выпуск 3

Формирование структуры и свойств высокобористых сплавов Fe–B–C, легированных Cr, V, Nb и/или Mo

Е. В. Суховая

Днепровский национальный университет имени Олеся Гончара, просп. Гагарина, 72, 49010 Днепр, Украина

Получена: 05.05.2020; окончательный вариант - 11.02.2021. Скачать: PDF

Изучено влияние замещения Fe в высокобористых сплавах Fe–B–C, содержащих 10,0–14,0% B и 0,1–1,2% C, 0–5,0% Cr, V, Mo или/и Nb (в % вес.), с применением методов оптической микроскопии, рентгеноструктурного анализа, сканирующей электронной микроскопии, рентгеноспектрального микроанализа. Микроструктура базовых сплавов Fe–B–C состоит из первичных дендритов твёрдого раствора Fe(B, C) и кристаллов Fe$_2$(B, C), образующихся по перитектической реакции между фазой Fe(B, C) и жидкостью. Установлено, что хром и ванадий имеют высокую растворимость в структурных составляющих сплавов Fe–B–C, причём Cr и V в большем количестве растворяются в дендритах Fe(B, C), занимая позиции атомов Fe. Введение Cr или V в сплавы Fe–B–C позволяет уменьшить их хрупкость: незначительно снижая микротвёрдость структурных составляющих, эти элементы значительно повышают их коэффициент трещиностойкости. Показано, что молибден и ниобий преимущественно входят в состав вторичных избыточных фаз, идентифицированных в структуре как Мо$_2$В, Мо$_2$(B, C) или NbB$_2$ соответственно. Содержание Mo и Nb в твёрдых растворах Fe(B, C) и Fe$_2$(B, C), а также количество образованных ими вторичных фаз свидетельствуют о низкой растворимости Mo и об отсутствии растворимости Nb в этих структурных составляющих. Mo и Nb увеличивают твёрдость базового сплава Fe–B–C за счёт выделения вторичных фаз. С целью повышения эксплуатационных свойств базовых высокобористых сплавов Fe–B–C в их состав одновременно вводили 1,0–2,0% Cr, 0,5–1,0%V, 1,0–3,0% Nb, 1,0–3,0% Mo. Улучшение свойств обеспечивается формированием Cr- и V-содержащих твёрдых растворов Fe$_2$(B, C) и Fe(B, C), а также вторичных фаз на основе Mo и Nb. Разработанный многокомпонентный сплав рекомендован в качестве наполнителя макрогетерогенных композиционных покрытий, предназначенных для упрочнения поверхностей деталей, работающих в абразивных или газоабразивных средах при повышенных температурах.

Ключевые слова: высокобористые железные сплавы, легирующие элементы, микроструктура, твёрдые растворы, вторичные фазы, механические свойства.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v43/i03/0355.html

PACS: 06.60.Vz, 62.20.M-, 68.08.De, 81.05.Ni, 81.40.Ef, 81.40.Np

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. X. Ren, H. Fu, J. Xing, Y. Yang, and S. Tang, J. Mater. Res., 32, No. 16: 3078 (2017). Crossref
  2. A. Sudo, T. Nishi, N. Shirasu, M. Takano, and M. Kurata, J. Nuclear Sci. Technol., 52, No. 10: 1308 (2015). Crossref
  3. P. Sang, H. Fu, Y. Qu, C. Wang, and Y. Lei, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 46, No. 9: 962 (2015). Crossref
  4. Z. F. Huang, J. D. Xing, S. Q. Ma, Y. M. Gao, M. Zheng, and L. Q. Sun, Key Eng. Mater., 732: 59 (2017). Crossref
  5. V. Homolova, L. Ciripova, and A. Vyrostkova, J. Phase Equilibria Diff., 36, No. 6: 599 (2015). Crossref
  6. O. V. Sukhova, Metallofiz. Noveishie Technol., 31, No. 7: 1001 (2009) (in Ukrainian).
  7. O. V. Sukhova and Yu. V. Syrovatko, Metallofiz. Noveishie Technol., 33, Special Issue: 371 (2011) (in Russian).
  8. I. M. Spiridonova, E. V. Sukhovaya, V. F. Butenko, A. P. Zhudra, A. I. Litvinenko, and A. I. Belyi, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 32, No. 2: 45 (1993). Crossref
  9. V. G. Efremenko, V. I. Zurnadzhi, Y. G. Chabak, O. V. Tsvetkova, and A. V. Dzherenova, Mater. Sci., 53: 67 (2017). Crossref
  10. I. M. Spiridonova, E. V. Sukhovaya, S. B. Pilyaeva, and O. G. Bezrukavaya, Metall. Min. Ind., No. 3: 58 (2002) (in Russian).
  11. I. M. Spiridonova, O. V. Sukhova, and A. P. Vashchenko, Metallofiz. Noveishie Technol., 21, No. 2: 122 (1999) (in Russian).
  12. Z. A. Duriagina, T. M. Kovbasyuk, and S. A. Bespalov, Uspekhi Fiziki Metallov, 17, No. 1, 29 (2016). Crossref
  13. Z. A. Duryagina, S. A. Bespalov, V. Ya. Pidkova, and D. Yu. Polockyj, Metallofiz. Noveishie Technol., 33, Special Issue, 393 (2011) (in Ukrainian).
  14. A. A. Sorour, A. S. Adeniyi, M. A. Hussein, C. P. Kim, and N. M. Al-Aqeeli, Proc. of Conf. ‘Materials Science and Technology’ (Oct. 14–18, 2018) (Columbus, Ohio, USA: 2018), p. 1454. Crossref
  15. W. Shenglin, China Welding, 27, No. 4: 46 (2018). Crossref
  16. P. Christodoulou and N. Calos, Mater. Sci. Eng. A, 301, No. 2: 103 (2001). Crossref
  17. M. Zhang, X. Wang, S. Liu, and K. Qu, J. Rare Earths, 5: 13 (2019). Crossref
  18. S. Egashira, T. Sekiya, T. Ueno, and M. Fujii, Mech. Eng. J., 6, No. 6, 19-00297 (2019). Crossref
  19. Z. Chen, S. Miao, L. Kong, X. Wei, F. Zhang, and H. Yu, Materials, 13, No. 4: 975 (2020). Crossref
  20. N. V. Novikov, S. N. Dub, and S. I. Bulychov, Ind. Lab. Diagn. Mater., No. 7: 60 (1988) (in Russian).
  21. I. M. Spiridonova, E. V. Sukhovaya, and V. P. Balakin, Metallurgia, 35, No. 2: 65 (1996).
  22. O. V. Sukhova, Phys. Chem. Solid St., 21, No. 2: 355 (2020). Crossref
  23. E. V. Sukhovaya, J. Superhard Mater., 35, No. 5: 277 (2013). Crossref
  24. O. V. Sukhova, V. A. Polonskyy, and K. V. Ustinova, Voprosy Khimii i Khimicheskoy Tekhnologii, 121, No. 6: 77 (2018). Crossref
  25. G. V. Samsonov, Konfiguratsionnaya Model Veshchestva [Configurational Model of Substance] (Kyiv: Naukova Dumka: 1971) (in Russian).

Лицензия Creative Commons
Эта статья доступна по Лицензии Creative Commons “Attribution-NoDerivatives” («атрибуция — без производных статей») 4.0 Всемирная
© 2000–2021 «Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины»