Евтектична кристалізація Fe-C сплавів за участю зацементитного карбіду

Abstract

UK: Мета роботи. Дослідити особливості структуроутворення в білих чавунах за участю карбідів Fe3C та Fe7C3. Методи дослідження. Методом співставлення деталізованої мікроскопічної та теплової (ДСК) кінетики процесів плавлення та кристалізації визначити закономірності евтектичного перетворення в білих чавунах при значному переохолодженні рідкої фази. Мікроскопічний аналіз зразків на світловому мікроскопі Jenaphot 2000 фірми Carl Zeiss, термічний аналіз методом диференціальної скануючої калориметрії (DSC) на приладі STA 449C «Jupiter» (Netzsch Geratebau GmbH, Німеччина). Отримані результати. Показано, що евтектична кристалізація в білих чавунах за значних переохолоджень розплаву є складним процесом, який складається з декількох парціальних процесів кристалізації та синхронного розчину кристалічних фаз – аустеніту та двох метастабільних карбідів: Fe3C та Fe7C3. В цілому кристалізація проходить за схемою L → L+ Fe7C3 +γ → L+ F Fe7C3 + γ + Fe3C → Fe7C3 +γ+ Fe3C В результаті утворюються пластиноподібна евтектика Fe7C3 +γ з аустенітною та ледебурит γ+ Fe3C з цементитною матрицею. Наукова новизна. Досліджена мікроскопічна кінетика зародження та росту пластино подібної евтектики на базі метастабільного карбіду Fe7C3+γ та показана його стійкість при нормальних умовах. Запропоновано схему метастабільних фазових рівноваг за участю зацементитного карбіду Fe7C3 в системі Fe- Fe3C - Fe7C3 Практична цінність. Розроблено просту технологію термоциклічної обробки розплаву з метою генерації значного переохолодження, яке спричиняє утворення природного композиційного матеріалу з матрицею з перетвореного аустеніту та карбідними армуючими фазами. EN: Рurpose. To investigate the peculiarities of the structure formation in white cast irons with the participation of Fe3C and Fe7C3 carbides. Methods of research. By the comparing detailed both microscopic and thermal (DSC) kinetics of the melting and crystallization process to determine the regularities of the eutectic transformation of the white cast iron under significant undercooling of the liquid phase. Microscopic analysis of samples using a light microscope Jenaphot 2000 (Carl Zeiss, Germany). Thermal analyses using differential scanning calorimeter (DSC) STA 449C “Jupiter” (Netzsch Geratebau GmbH, Germany). Results. It is shown that eutectic crystallization of white cast irons with great undercooling of the melt is a complex process that consists of crystallization and simultaneous dissolution of crystalline phases: γ austenite and two metastable carbides Fe3C and Fe7C3. In general, crystallization proceeds according to scheme L → L+ Fe7C3 +γ → L+ + Fe7C3 + γ + Fe3C → Fe7C3 +γ+ Fe3C. As a result, two eutectics are formed, one Fe7C3 +γ (plate-like) with austenitic, second ledeburite γ+ Fe3C with cementite matrix. Scientific novelty. The microscopic kinetics of nucleating and growth of plate-like Fe7C3 +γ eutectics was investigated and relative stability of Fe7C3 carbide under normal conditions was found. A scheme of metastable phase equilibria with the participation of Fe7C3carbide in system Fe- Fe3C - Fe7C3is proposed. Practical value. A simple liquid phase processing technology is proposed in order to generate significant undercooling of the melt that causes formation a natural composite material with both a matrix of transformed austenite and carbide reinforcing phases.