Моделирование фазовых превращений в сплавах Fe-Cr при высоких температурах

• Автор: Гончарова, Нэлли Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Моделирование фазовых превращений в сплавах Ие-Сг при высоких температурах

Введение
Глава 1. Углерод, азот и кислород в железе и железо-хромистых сплавах
( литературный обзор)
1.1. Углерод и азот в железе и железо-хромистых сплавах
1.2. Мартенситное превращение в сплавах железа
1.3. Растворимость азота в железе и его сплавах
1.4. Окисление железо-хромистых сплавов
1.5. Методы термодинамического моделирования многокомпонентных систем
1.6. Постановка задач исследования
Глава 2. Материал и методы исследования
Глава 3. Моделирование фазовых превращений в бинарных железо-хромистых
сплавах при высоких температурах
3.1. Исследование влияния давления воздушной атмосферы на фазовые
превращения в ферритном сплаве XI5 при температуре 100(ҐС
3.2. Определение содержания хрома в бинарных сплавах Ие - Сг
3.3. Построение термодинамической модели системы
“сплав XI5 - воздух ”
3.4. Фазовые а <-> у превращения в сплаве XI5 68 . 3.5. Оценка растворимости азота в сплаве XI5 в зависимости
от состава оксидного слоя поверхности
3.6. Моделирование растворимости азота воздуха в сплавах Ре-Сг(0 - 22%)%1 Глава 4. Моделирование фазовых превращений в стали 08Х15Н5Д2Т
при высоких температурах
4.1. Термодинамическое моделирование фазовых превращений
в хромсодержащей стали 08Х15Н5Д2Т
4.2. Исследование влияния содержания Ті, С и N на количество

остаточного аустенита и выделяющихся фаз
4.3. Термодинамический расчет состава твердого раствора
ТИТ - Т1С, механизм его образования
Выводы
Список литературы

Введение
Интерес к исследованию железо-хромистых сталей и сплавов вызван широким использованием их в промышленности. Многообразие фаз, которые образуются в этих сплавах (феррит, аустенит, 5-фаза, карбиды), определяет возможность управления свойствами этих сталей. Например, присутствие остаточного аустенита в ферритной структуре способствует повышению ударной вязкости. Эффективным стабилизатором аустенита является азот, который имеет более высокую растворимость в а-, у-, 8-железе по сравнению с углеродом, однородно распределяется в у-твердом растворе сплавов Ре-Сг. При этом процесс изотермического распада азотистого аустенита при всех температурах идет значительно медленнее, чем углеродистого, и продукты распада в сталях с азотом имеют высокую степень дисперсности. Все это определяет перспективы разработки сталей, легированных азотом.
При исследовании растворимости азота в двойных и многокомпонентных сплавах обычно используется азотная атмосфера. Для железо-хромистых сплавов получены зависимости растворимости азота от температуры, содержания хрома в сплаве и давления газообразного азота. Растворимость азота в воздушной атмосфере практически не исследована. Обычно влияние воздушной атмосферы при высокотемпературных выдержках на хромсодержащие стали и сплавы рассматривают с точки зрения изучения процесса окисления поверхности. Однако, селективное окисление поверхности железо-хромистых сплавов может приводить к изменению легированности сплава и сопровождаться фазовым а —> у превращением, а в присутствии азота увеличением его растворимости и даже стабилизацией аустенита. В связи с этим исследование влияния воздушной среды на фазовый состав железо-хромистых сплавов при высоких температурах становится актуальной задачей, имеющей важное практическое значение.
Известные в настоящее время методы исследования высокотемпературного состояния сталей и сплавов, такие как высокотемпературная металлография, рентгенография, спектроскопия, являются трудоемкими и дорогостоящими, требуют привлечения широкого арсенала знаний других областей науки, специальной

оксидных фаз. Оксиды РегОз и СГ2О3 образуют непрерывный ряд твердых растворов. Железный и хромовый оксиды взаимодействуют с образованием шпинелей, дающих твердые растворы с РезС>4. При низких содержаниях хрома на поверхности образуются как оксиды хрома, так и оксиды железа. При превышении концентрации хрома значения Ы*сг (~18 %) внешняя окалина состоит из СГ2О3 и обладает защитными свойствами, поэтому большинство коррозионностойких сплавов на основе Ре-Сг содержит более 20% хрома.
Механизм образования и структура окисных пленок, образующихся в атмосферах с низким парциальным давлением кислорода (Р02 < 0,21-105 Па) рассмотрены в работах [168- 174]. По данным работы [171] при изотермическом (600°С) окислении железо-хромистых сплавов фазовый состав поверхностных оксидных слоев меняется в зависимости от парциального давления кислорода и времени окисления. Оксидные фазы на поверхности сплава представляют собой смешанные оксиды железа и хрома. При этом, чем выше давление кислорода, тем более оксидная пленка обедняется хромом. При давлении, близком к атмосферному, ионы хрома присутствуют только во внутреннем шпинельном слое, внешняя часть окалины состоит из чистого оксида железа. Предложена модель приповерхностного окисленного слоя сплава Ре-Сг (Рез04-»РеСг204-»Сг20з). Показано [175], что основным барьером, тормозящим окисление, является хромит железа.
Считают, что основополагающим процессом при окислении является диффузия металлических ионов через слой окислов к границе раздела с атмосферой кислорода. Поэтому, возможность обогащения окалины хромом в процессе ее образования определяется соотношением между скоростями окисления и диффузии [179 - 182]. При этом скорость окисления и, соответственно, фазовый состав окисной пленки зависят от парциального давления кислорода в газовой фазе при термической обработке (рис.1.9 6) [179].
На открытом воздухе (Рог> 0,21-105 Па) при содержании в сталях хрома менее 20% высокотемпературное окисление (600-1100°С) приводит к образованию на поверхности железохромовой шпинели (РезО*, РеСггС) [180- 187]. Авторами работы