Поверхня ліквідусу та спінодаль сплавів системи Fe-B-C

Анотація

В даній роботі дослідження здійснювали на зразках сплавів системи Fe-B-C з вмістом бору 0,005–7,0% (мас.) та карбону 0,4–6,67% (мас.), інше – залізо. За результатами мікроструктурного, рентгеноструктурного та диференційного термічного аналізів визначені первинні фази та температури їх утворення. В залежності від вмісту бору (в інтервалі 1,5–8,80% (мас.)) та карбону (0,5–6,67% (мас.)) в сплавах системи Fe-B-C первинними фазами при кристалізації є γ–Fe, бороцементит Fe₃(CB) та борид Fe₂В. За результатами експерименту, проведеного в даній роботі, досліджено фазовий склад та фазові перетворення, що відбуваються в сплавах, та побудована поверхня ліквідусу. Дослідження, проведені в даній роботі, показали, що сплави системи Fe-В-С мають низьку температуру ліквідусу у порівнянні з бінарними сплавами Fe-В та Fe-С. На поверхні ліквідусу сплавів системи Fe-B-C існує точка при вмісті бору 2,9% (мас.) та карбону 1,3% (мас.), яка має найменшу температуру 1375 К та є точкою перетину моноваріантних евтектик, що корелює з результатами інших авторів. Мікроструктура сплавів, розташованих на лініях моноваріантних евтектик, представлена: евтектиками γ–Fe+Fe₂B, γ–Fe+Fe₃(CB) та первинними кристалами бориду заліза Fe₂B в оболонці з бороцементиту Fe₃(BC). Експериментально в даній роботі показано існування квазібінарного перерізу та визначені координати точки перитектики: при вмісті бору 5,0 % (мас.) та карбону 3,0 % (мас.) та температурі 1515 К. Вперше квазіхімічними методом отримано вільну енергію та побудовано поверхню термодинамічної стійкості розплаву Fe-B-C в залежності від температури та вмісту бору й карбону в сплаві. Отримані в роботі результати показали, що для досягнення однорідного розплаву Fe-B-C, що не містить мікронеоднородної структури у вигляді мікроділянок з ближнім порядком, необхідно виконати перегрів: для ділянки, де первинною фазою є залізо, більш ніж на 180 К, а для ділянок, що містять бороцементит та борид, – не менш ніж на 200 К.