Железо-углерод-хромовые композиционные материалы с высокой прочностью на растежение
Fe-C-Cr композитни материали с висока опънова якост
E. FRAS
|
Fe-C-Cr composites in situ of tensile strength Железо-углерод-хромовые композиционные материалы с высокой прочностью на растежение Fe-C-Cr композитни материали с висока опънова якост E. FRAS |
In the paper the concept of an optimum structure is discussed which, when obtained in cast iron, should ensure maximum tensile strength amounting to about 14000 MPa following equation (2). Leaving out the question of the alloy matrix, a structure of this type should contain: a relatively high volume content of close-oriented, continuous, unbranched fibres of the least and constant cross-section, said phase being characterized by a highest possible tensile strength and being closely bound with the matrix. It was possible to obtain a structure of this type due to the controlled eutectic reaction in the synthetic high-chromium alloy cast iron subjected to directional solidification at a rate from 0.7 to 720 cm/h. As a result of the investigations carried out, four types of structure were obtained in alloys: they are shown in Figs. 6-13 and are designated with the respective letters W, K, C, D. A diagram plotted in Fig.14 determines the solidification conditions for the alloys of different structures. It was noted that at a constant rate of solidification the highest tensile strength was revealed by the alloys with the K-type structure, while the lowest tensile strength was observed in the alloys with the D-type structure, a reduced volume content of eutectic in the structure resulting in a considerable drop of strength in these alloys (Fig.15). The investigations carried out enabled a statement that with an increased solidification rate v the interfacial distance in eutectic and the carbide fibres diameter d become reduced, this being the main reason of an elevated tensile strength Rm in these alloys. The above described relations are illustrated in Figs. 16 and 17, and they are of an exponential character following equations (3) - (6). The alloys, which solidify volumetrically, are characterized by a tensile strength of 600 MPa. If the same alloys are subjected to directional solidification, their strength levels can reach about 2800 MPa, which amounts to about 20 per cent of the theoretical tensile strength in pure Fe-C alloys, calculated after formula (2). В докладе обсуждается концепция об оптимальной структуре, которую, если получить в чугуне, то она обеспечила бы максимальную прочность на растяжение, выражающаяся около 14000 МРа согласно приведенному в тексте уравнению (2). Не рассматривая вопрос о матрице сплава, подобная структура такого вида должна содержать: относительно большое содержание плотно ориентированных, непрерывных и пересклоняющих волокон с самым малым и постоянным поперечным сечением, при этом указанная фаза характеризируется самой высокой возможной прочностью на растяжение и в то же время крепко связана с матрицей. Было возможным получение структуры этого типа благодаря управляемой эвтектической реакции у синтетического высоколегированного хромом чугуна, подвергнутого направленному кристаллизированию со скоростью от 0.7 до 720 см/час. В результате проведенных исследований в сплавах были получены 4 вида структур, которые показаны на рис. 6-13 и обозначенные соответсвующими буквами W, K, C, D. Начерченная диаграмма на рис.14 определяет условия кристаллизирования сплавов различной структуры. Было замечено, что у сплавов со структурой типа К при постоянной скорости кристаллизирования получается самая высокая прочность на растяжение, и что самая низкая прочность на растяжение замечается у сплавов со структурой типа Д, в которой имеется малый объем эвтектического сплава, что приводит к значительному понижению прочности у этих сплавов (рис.15). Проведенные исследования позволяют утверждать, что при повышенной скорости кристаллизирования межфазовое расстояние в эвтетике и диаметр карбидных волокон уменьшается, что и является главной причиной повышенной прочности на растяжение Rm этих сплавов. Вышеописанные зависимости показаны на рис. 16 и 17. Они имеют экспоненциальный характер следуя уравнениям (3) - (6). Сплавы, которые кристаллизируются обемно характеризируются прочностью на растяжение порядка 600 МРа. Если эти же сплавы подвергнуть направленному кристаллизированию, то их прочность может достичь до около 2800 МРа, что представляет около 20% теоретической прочности у чистых сплавов из Fе-С, вычисленных на основе формулы (2). |