Большая техническая энциклопедия
2 3 6
A N P Q R S U
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ВА ВВ ВЕ ВЗ ВИ ВК ВЛ ВН ВО ВП ВР ВС ВТ ВУ ВХ ВЫ ВЮ ВЯ

Вюститная фаза

 
Вюститная фаза при температурах нагрева ниже эвтектоидной не образуется. В результате окислы с повышенным содержанием кислорода переходят в более низшие и менее плотные.
С образованием вюститной фазы окисление железа резко возрастает. Поэтому при производстве жаростойких сплавов на железной основе необходимо препятствовать возникновению вюститной фазы в окалине и создавать условия для образования более плотных окислов типа шпинели.
Из трех окислов вюститная фаза ( FeO) относится к наиболее разупорядочен-ным окислам с дырочной проводимостью Р - типа, в которой до 11 % узлов подрешетки ионов железа могут быть незанятыми, а концентрация дырок ( Fe3) достигает 20 % ( мол.
Следует отметить, что образование вюститной фазы может происходить при температурах несколько ниже 570 С, что зависит от толщины образующихся слоев. В тонких пленках превращение Fe3O4 и FeO может происходить уже при 450 С, а в толстых - при 570 С. Изучение тонкой структуры окисных пленок и ширины дифракционных колец указывает, что кристаллы окисных пленок растут с температурой и временем. Некоторые из этих превращений обратимы с изменением температуры.
Влияние легирования железа алюминием на относительную скорость окисления на воздухе при 900 С. Этот эффект совпадает с началом образования вюститной фазы.
На границе фаз II, ионы Fe2 реагируют с магнетитом, образуя FeO, вследствие чего слой вюститной фазы делается толще. Часть двухвалентных ионов железа, поступающих на границу фаз II, вместе с высвободившимися на границе фаз II трехвалентными ионами железа мигрируют - через фазу магнетита к границе фаз III и, реагируя с Fe2O3, образуют магнетит.
Влияние легирования железа алюминием на относительную скорость окисления на воздухе при 900 С. Данные таблицы показывают, что даже при низкопроцентном легировании основные легирующие компоненты жаростойких железных сплавов заметно повышают температуру начала появления вюститной фазы.
Влияние легирования железа алюминием на относительную скорость окисления на воздухе при 900 С. Данные таблицы показывают, что даже при низкопроцентном легировании основные легирующие компоненты жаростойких железных сплавов заметно повышают температуру начала появления вюститной фазы.
Изучение хода кривых окисления подтверждает, что скорость окисления железа, когда на его поверхности образуется слой, состоящий из фазы Fe3O4, значительно медленнее и резко увеличивается с появлением вюститной фазы FeO. Диффузия кислорода через слой Fe3O4 также затруднена, хотя и относительно в меньшей степени. Последние данные по изучению окисления железа с помощью метода электронной дифракции при пониженных давлениях и различных температурах позволили установить, что температуры перехода фаз меняются в зависимости от давления и толщины пленок. Превращение - у - Р Оз в cc - Fe2O3 сопровождается изменением кубической решетки типа шпинель в ромбоэдрическую решетку корундового типа и протекает при 225 С, в то время как превращение Fe2O3 в Fe3O4 в тонких пленках уже происходит при 225 С, а у толстых пленок - при 450 С.
Количественное выражение состава окалины этих сталей приведено на фиг. Вюститная фаза FeO уменьшается с понижением температуры и увеличением содержания хрома. Действительно, в стали, содержащей 16 % Сг, окалина вюститного слоя не имеет ( фиг. Наружный и средний слои окалины ( Fe3O4 и FeO) в 6 и 13-процентной хромистой стали - хрома не содержат. Хром концентрируется во внутреннем слое окалины, состоящем из вюстита и хромистой шпинели.
При более низких температурах образуется гетерогенная область, состоящая из v - Fe и жидкой FeO. Далее образуется вюститная фаза.
При более низких температурах образуется гетерогенная область, состоящая из v - Fe н жидкой FeO. Далее образуется вюститная фаза.

При более низких температурах образуется гетерогенная область, состоящая из Y Fe и жидкой FeO. Далее образуется вюститная фаза.
Так, добавление к железу некоторых элементов способствует образованию окалины сложной кристаллической структуры. В результате начало появления свободной вюститной фазы перемещается в область высоких температур и сцепление окалины с поверхностью основы увеличивается.
С образованием вюститной фазы окисление железа резко возрастает. Поэтому при производстве жаростойких сплавов на железной основе необходимо препятствовать возникновению вюститной фазы в окалине и создавать условия для образования более плотных окислов типа шпинели.
Диаграмма состояния системы Fe-Мп - О ( получена нагреванием на воздухе исходных смесей Fe2O3 - Мп2О3 [ 301. Возникающие благодаря этому дополнительные ионы Fe2 при окислении кислородом увеличивают дефектность структуры. Ни в одном из закаленных образцов методами рентгеновского фазового анализа не удалось обнаружить даже следов вюститной фазы, хотя не исключено, что исследуемый материал в кристаллографическом отношении метаста билен. Это предположение имеет известные основания, если учесть весьма своеобразный характер и низкую скорость фазовых превращений в системе Мп-О.
Существует и другая теория, выдвинутая В. И. Архаровым, согласно которой легирующий элемент может образовывать на поверхности сплава смешанные окислы, обладающие повышенными защитными свойствами, по сравнению с окислами из чистых компонентов. Механизм повышения жаростойкости при этом сводится к тому, что легирующий компонент должен уменьшить возможность образования в окалине на стали малозащитной вюститной фазы ( FeO) и благоприятствовать образованию шпинельной фазы типа РезС4 и - Гге2О3 с возможно меньшим параметром решетки. Жаростойкие легированные стали имеют на поверхности окисные слои со структурой именно шпинели.
Существует и другая теория, выдвинутая В. И. Архаровым, согласно которой легирующий элемент может образовывать на поверхности сплава смешанные окислы, обладающие повышенными защитными свойствами, по сравнению с окислами из чистых компонентов. Механизм повышения жаростойкости при этом сводится к ТОМУ, что легирующий компонент должен уменьшить возможность образования в окалине на стали малозащитной вюститной фазы ( FeO) и благоприятствовать образованию шпинельной фазы типа Fe3O4 и v - Fe2O3 с возможно меньшим параметром решетки. Еще более высокими защитными свойствами обладают сложные шпинели типа FeM CU или MeFe204 - Жаростойкие легированные стали имеют на поверхности окисные слои со структурой именно шпинели.
В первых своих работах В. И. Архаров [ 184, [222] сформулировал так называемый принцип жаростойкости, указывающий, какими отличительными чертами должны обладать сплавы железа с легирующими элементами, чтобы скорость их окисления при высоких температурах была невелика. Он писал: Количество и состав легирующих примесей в стали должен быть таким, чтобы при данной температуре их концентрация во внутреннем слое окалины с самого начала окисления была достаточна для цредотвращения образования вюститной фазы и в то же время, чтобы с их участием образовалась оксидная фаза типа шпинели, с возможно меньшими параметрами.
Микроструктура серого чугуна, термоциклиро-ванного в воздухе ( X 135. Мало их и в серой фазе. Темная оболочка содержит меньше железа, но много кремния и марганца. Образование ферритных кристаллов в вюститной фазе связано с восстановлением вюстита кремнием, марганцем и частично углеродом.
Универсальная диаграмма контролируемых атмосфер термической обработки ферритов со структурой шпинели. Применяя универсальную диаграмму к неизученным ферритным составам, необходимо соблюдать известные предосторожности. Для каждой конкретной системы применима лишь часть универсальной диаграммы. Однако в случае других ферритов ( рис. 46) в условиях, обеспечивающих получение стехиомет-рического магнетита, однофазная шпинель разрушается с образованием вюститной фазы. Это не может не отразиться на электромагнитных свойствах обрабатываемого материала.
В самом деле, появление его становится возможным при более высоких температурах, если железо содержит хром, кремний, алюминий, никель, кобальт и магний. С другой стороны, отсутствие вюститной фазы обеспечивается введением в металл таких легирующих элементов и в таком количестве, чтобы окислы их вместе с вюститом дали плотные ре шетки нового соединения ( шпинели), обладающие большой энергией разрыхления.
Одним из выдающихся достижений здесь явилась развитая П. Д. Дан-ковым кристаллохимическая теория первичных стадий окисления, особенности которых впервые были объяснены на основе принципа ориентационного и размерного соответствия кристаллических решеток окисла и металла. Исходя из представлений о падении во времени числа дефектов в пленке, по которым ионы металла диффундируют к границе окисел-газ, П. Д. Данков объяснил также образование окисных пленок предельной толщины. Бурштейн с сотрудниками, в которых установлена связь между глубиной окисления и изменениями работы выхода электрона. Широкое признание получили исследования В. И. Архарова, посвященные установлению детальной связи механизма окисления железа со строением его окалины. Согласно развитой В. И. Архаровым теории жаростойкости, во многих случаях хорошо подтверждаемой на опыте, легирование должно предотвращать образование вюститной фазы и приводить к возникновению окисла типа шпинели с возможно меньшим параметром решетки. Этот принцип был успешно использован в теории окисления сплавов Ni-Сг, развитой П. Д. Данковым и позднее Д. В. Игнатовым, и в теории окисления сплавов Fe-Сг - А1 И. И. Корнилова, который показал также необходимость учета химических реакций компонентов сплава с окисной пленкой.
На первый взгляд может показаться, что такие легирующие элементы не могут увеличить стойкость металла. Если ионы Мег имеют меньшие размеры, чем Fe2, то вхождение первых в решетку сульфидов уплотняет ее. Устойчивое состояние достигается выходом части ионов Fe2 и появлением Fe3, уменьшающими параметры решетки. В соответствии с этим В. И. Архаров [185] отмечает, что наличие ионов большего радиуса, чем у Fe2, способствует образованию дырчатой вюститной фазы ( например Mn, Ca), a ионы меньшего радиуса ( Ni, Со, Mg) затрудняют ее возникновение.

Ферриты Me Me, FeS-x - y O - j - j - v подобно другим фазам переменного состава, содержащим кислород, сохраняют стехиометрию ( Ме: О 3: 4) лишь при определенном парциальном давлении кислорода ро стех, которое является функцией температуры и величин хну. Взаимосвязь между давлением кислорода и дефектностью кристаллической решетки ферритов рассмотрена в гл. Из опыта Шмальцрида [202] следует, что при увеличении давления кислорода над стехиометрическим магнетитом коэффициент диффузии железа возрастает в 150 раз. Изменение состава газовой фазы в сторону уменьшения парциального давления кислорода может привести к разрушению шпинельной структуры с образованием высокодефектной вюститной фазы, значительно активизирующей процесс спекания.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11