ВЗАЄМНІ ПЕРЕТВОРЕННЯ MN-ПОДІБНИХ ФАЗ У СИСТЕМІ FE–MO–CR–C

Анотація

Методом просвітлювальної електронної мікроскопії встановлено характер взаємних перетворень Mn-подібних фаз в системі Fe–Mo–Cr–C на прикладі дослідження структурно-фазових станів швидкозагартованого сплаву Fe_51,9Mo_11,1Cr_26,3C_10,7 (% (ат.)). Сплав одержували у вигляді стрічок методом спінінгування вихідного розплаву зі швидкістю порядку 5 × 10⁶ К/c. Використовували методику плаского литва. Фазовими складовими сплаву були π_Fe,Mo,Cr,C- та χ_Fe,Mo,Cr,C-фази типу β-та α-по­лі­морфних модифікацій Mn відповідно. Встановлено, що в сплаві відбувається безпосереднє π_Fe,Mo,Cr,C → χ_Fe,Mo,Cr,C перетворення. Визначено, що такий перехід проходить до кінця, без зміни складу, а також питомого об’єму елементарної комірки фаз. Останній для обох фаз становить ~0,012 нм³/ат. На електронно-мікроскопічних зображеннях перетворення π_Fe,Mo,Cr,C → χ_Fe,Mo,Cr,C виглядає як дворівневий нанорозмірний деформаційний контраст у полі зерна полігональної π_Fe,Mo,Cr,C-фази. А саме, у вигляді конгломерату пластинчастих пакетів, розміщених перпендикулярно поверхні спінінгованої стрічки (ширина паралельних елементів становить 10–20 нм), з субструктурою у вигляді поперечних фрагментів (ширина фрагментів ~10 нм). Зроблено висновок, що фазовий перехід π_Fe,Mo,Cr,C → χ_Fe,Mo,Cr,C має сукупність характерних ознак бездифузійного мартенсито-подібного перетворення когерентних фаз. Вказане перетворення відбувається при температурі з інтервалу значень 700–727 °С, як і температура розкладу π-фази в швидкозагартованих сплавах тернарної системи Fe–Mo–C, а також температура поліморфного β-Mn   α-Mn перетворення в елементарному мангані. Тетрарна π_Fe,Mo,Cr,C-фаза в дослідженому сплаві морфологічно проявляється в двох різновидах мікроструктури.Один з них відповідає метастабільному стану π_Fe,Mo,Cr,C-фази. Він являє собою кристаліти видовженої форми без ознак перетворення в твердому стані, розміри яких варіюються від 200 нм до кількох мікрометрів. Такий тип мікроструктури зберігається від температури кристалізації π_Fe,Mo,Cr,C-фази до температури спостереження в об’ємах, прилеглих до контактної поверхні спінінгованої стрічки. Інший різновид мікроструктури представлений конгломератом кристалітів у формі правильних пентагонів та опуклих дельтоїдів середнього лінійного розміру 50–200 нм. Така, характерна для відпаленого стану сплаву, поліедрична мікроструктура π_Fe,Mo,Cr,C-фази утворюється в “тепловій ванні” у внутрішньому об’ємі стрічки в умовах, наближених до рівноважного стану.  Вона існує в сплаві від температури кристалізації полігональної π_Fe,Mo,Cr,C-фази до температури π_Fe,Mo,Cr,C → χ_Fe,Mo,Cr,C-перетворення. Тверді χ_Fe,Mo,Cr,C-розчини морфологічно проявляються у вигляді деформаційної нанорозмірної субструктури в полі кристалітів вихідної полігональної π_Fe,Mo,Cr,C-фази та спостерігаються в сплаві від температури π_Fe,Mo,Cr,C → χ_Fe,Mo,Cr,C-перетворення до кімнатної температури. Подібно до метастабільної π_Fe,Mo,Cr,C-фази, метастабільні χ_Fe,Mo,Cr,C-тверді розчини в сплаві характеризуються високою кінетичною стійкістю при кімнатній температурі.