Дослідження лінії ліквідусу на діаграмі стану Fe-B

Abstract

У роботі встановлено температуру кристалізації розплаву системи Fe-В в залежності від вмісту бору та вивчено термодинамічні властивості фаз, що містять бор. Дослідження проводили на сплавах з вмістом бору 2,0-4,2,0 % (мас.), решта – залізо. Виплавку сплавів системи Fe-В проводили в печі в алундових тиглях в атмосфері аргону. Швидкість охолодження сплавів після лиття складала 10 К/с. Для визначення структурного стану сплавів використовували мікроструктурний, рентгеноструктурний та диференційний термічний аналізи. У роботі за результатами експериментальних даних для сплавів системи Fe-В було визначено температури їх кристалізації в залежності від вмісту бору в сплаві. Окрім цього, визначено, що евтектичне перетворення γ-Fe+Fe2B відбувається при температурі 1441 К та вмісті бору 3,8 % (мас.). Для визначення термодинамічних функцій фаз використовувався квазіхімічний метод. З урахуванням внеску наближення першого ступеня високотемпературного розвинення термодинамічного потенціалу було отримано вирази для вільної енергії розплаву бінарного сплаву Fe-В, аустеніту, легованого бором, та бориду Fe2В. Отримані вирази для вільної енергії та хімічного потенціалу розплаву бінарного сплаву Fe-В, аустеніту та бориду Fe2В дозволили визначити розташування лінії ліквідусу на діаграмі стану Fe-В. Проведені в даній роботі розрахунки дали змогу отримати числові значення температури кристалізації сплаву в залежності від вмісту бору, визначити температуру евтектичного перетворення γ-Fe+Fe2B та вміст бору в сплаві, при якому відбувається це перетворення. Використаний у даній роботі підхід робить можливим надання найбільш повного з термодинамічної точки зору опису процесу кристалізації та евтектичного перетворення. Отримані результати розрахунків досить добре узгоджуються з експериментальними даними.

Keywords

• розплав
• перегрів сплаву вище лінії ліквідусу
• сплави системи Fe-В
• борид заліза Fe2В