Высокоскоростная закалка из жидко-твёрдого состояния как метод исследования фазовых превращений при кристаллизации
А. Г. Пригунова, В. И. Белик, Л. К. Шеневидко, М. В. Кошелев, С. В. Пригунов
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 34/1, 03142 Киев, Украина
Получена: 22.06.2021; окончательный вариант - 17.09.2021. Скачать: PDF
Изучение механизма фазовых превращений при формировании структуры металлов и сплавов является перспективным направлением совершенствования известных и разработки новых материалов. Вместе с тем, не теряет актуальности необходимость расширения методических и экспериментальных возможностей способов их исследования. Широко использующиеся методы металлографического анализа позволяют получать информацию о структурных особенностях сплавов, но определить механизм образования фаз по микроструктуре полностью затвердевших образцов является весьма проблематичным. Основным инструментом анализа и прогнозирования структурного состояния при изменении температуры и химического состава сплавов являются диаграммы фазовых равновесий. Однако они не могут быть применены к описанию кинетики фазовых переходов. В частности, это касается фаз, образующихся по перитектическим реакциям, которые обычно в реальных процессах полностью не завершаются. В работе рассмотрены методические особенности разработанного метода закалочно-микроструктурного анализа, позволяющего исследовать этапы и характер фазовых превращений при кристаллизации, независимо от степени метастабильности системы. Его основа — высокоскоростная закалка от температур фазовых превращений, определённых методом ДТА. Экспериментально показано, что скорости охлаждения, которые реализуются при использовании закалочно-микроструктурного анализа, составляют (1,8–3,7)$\cdot10^3$°С/с. Исследования, проведенные на сплаве АК7 (А356) с использованием установленных скоростей охлаждения, показали эффективность предложенного метода анализа для изучения особенностей фазовых превращений в процессе кристаллизации. Установлены механизмы формирования железосодержащих фаз. Показано, что основной железосодержащей фазой в сплаве АК7 является интерметаллид $\beta$-FeSiAl$_5$ пластинчатой формы, который входит в состав эвтектик. Получено экспериментальное подтверждение образования фазы $\alpha$-(Fe, Mn)$_3$Si$_2$Al$_{15}$ как по эвтектической, так и по перитектической реакциям.
Ключевые слова: закалка, кристаллизация, фазовые превращения, скорость охлаждения, сплав АК7.
URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v44/i02/0191.html
PACS: 61.25.Mv, 61.66.Dk, 64.60.My, 81.10.Fq, 81.30.Fb