Phase Constituents Modeling in Hybrid Multi-Component High-Boron Alloy

Ю.Г. Чабак; М.А. Голинський; В.Г. Єфременко; К. Шиміцу; Х. Халфа; В.І. Зурнаджи; Б.В. Єфременко; Т.М. Ковбасюк

doi:10.15330/pcss.23.4.714-719

Автор(и)

Ю.Г. Чабак Приазовський державний технічний університет, Маріуполь, Україна; Інститут матеріалознавства Словацької Академії наук, Кошице, Словаччина
М.А. Голинський Приазовський державний технічний університет, Маріуполь, Україна
В.Г. Єфременко Приазовський державний технічний університет, Маріуполь, Україна; Інститут матеріалознавства Словацької Академії наук, Кошице, Словаччина
К. Шиміцу Mуроранський інститут технології, Mуроран, Японія
Х. Халфа Центральний інститут металургійних досліджень і розробок, Элтеббін, Хелван, Каїр, Єгипет
В.І. Зурнаджи Приазовський державний технічний університет, Маріуполь, Україна
Б.В. Єфременко Приазовський державний технічний університет, Маріуполь, Україна
Т.М. Ковбасюк Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.23.4.714-719

Ключові слова:

мультикомпонентний сплав, бориди, карбіди, мікроструктура, моделювання

Анотація

В роботі проаналізовано структуроутворення у мультикомпонентному Fe-W-Mо-Cr-Ti-Mn-Si сплаві триботехнічного призначення, що вміщує 0,72 мас. % С та 2,75 мас. % В. Комп’ютерне моделювання рівноважного процесу кристалізації виконували із застосуванням програми «Thermo-Calc Software». Сплав відноситься до заевтектичних композицій; його кристалізація починається при 1472 ^оС з формування первинного бориду WВ і карбіду TiC. Після низки наступних евтектичних реакцій (в інтервалі 1126-923 ^оС) та твердофазних перетворень в сплаві формується набір рівноважних фаз, що на момент досягнення кімнатної температури складається із боридів WВ, МоВ, Fe₂B, Cr₄В, Mn₄В, карбідів TiC, М₇С₃ та фериту. Загальна об’ємна частка боридів та карбідів становить 45,05 об. %. Співставлення отриманих даних з результатами дослідження реального сплаву показало, що моделювання із «Thermo-Calc Software» забезпечує задовільну адекватність при прогнозуванні структури в сплавах обраної системи легування.

Посилання

Z. Duriagina, V. Kulyk, T. Kovbasiuk, B. Vasyliv, A. Kostryzhev, Synthesis of functional surface layers on stainless steels by laser alloying, Metals, 11(3), 1 (2021); https://doi.org/doi:10.3390/met11030434.

Y. Chabak, V. Efremenko, V. Zurnadzhy, V. Puchý, I. Petryshynets, B. Efremenko, V. Fedun, K. Shimizu, I. Bogomol, V. Kulyk, D. Jakubéczyová, Structural and tribological studies of “(TiC + WC)/Hardened Steel” PMMC coating deposited by air pulsed plasma, Metals, 12, 218 (2022); https://doi.org/10.3390/met12020218.

H. Pourasiabi, J. Gates, Effects of chromium carbide volume fraction on high-stress abrasion performance of NbC-bearing high chromium white cast irons, Wear, 498-499, 204312 (2022); https://doi.org/10.1016/j.wear.2022.204312.

Yu. G. Chabak, V. G. Efremenko, K. Shimizu, A. Lekatou, T. V. Pastukhova, A. Yu. Azarkhov, V. I. Zurnadzhy, Comparative analysis of the microstructural features of 28 wt.% Cr cast iron fabricated by pulsed plasma deposition and conventional casting, J. Mater. Eng. Perform., 27(2), 379 (2018); https://doi.org/10.1007/s11665-017-3102-z.

M. Hashimoto, O. Kubo, and Y. Matsubara, Analysis of carbides in multi-component white cast iron for hot rolling mill rolls, ISIJ Int., 44(2), 372 (2004); https://doi.org/10.2355/isijinternational.44.372.

Y. Yokomizo, N. Sasaguri, K. Nanjo, and Y. Matsubara, Continuous cooling transformation behavior of multi-component white cast iron, J. Jpn. Foundry Eng. Soc., 74 (1), 9 (2002).

Y. Zhang, K. Shimizu, X.B. Yaer, K. Kusumoto, and V.G. Efremenko, Erosive wear performance of heat treated multi-component cast iron containing Cr, V, Mn and Ni eroded by alumina spheres at elevated temperatures, Wear, 390-391, 135 (2017); https://doi.org/10.1016/j.wear.2017.07.017.

H.K. Zeytin, H. Yildirim, B. Berme, S. Duduoĝlu, G. Kazdal, A. Deniz, Effect of Boron and Heat Treatment on Mechanical Properties of White Cast Iron for Mining Application, J. Iron Steel Res. Int., 18(11), 31 (2011): https://doi.org/10.1016/S1006-706X(11)60114-3.

O. V. Sukhova, The effect of carbon content and cooling rate on the structure of boron-rich Fe–B–C alloys, Physics and Chemistry of Solid State, 21(2), 355 (2020); https://doi.org/10.15330/PCSS.21.2.355-360.

S. Ma, J. Zhang, Wear resistant high boron cast alloy-A review, Rev. Adv. Mater. Sci., 44, 54 (2016).

Y.X. Jian, Z.F. Huang, J.D. Xing, X.T. Liu, L. Sun, B.C. Zheng, Y. Wang, Investigation on two-body abrasive wear behavior and mechanism of Fe–3.0 wt% B cast alloy with different chromium content, Wear, 362-363, 68 (2016); https://doi.org/10.1016/j.wear.2016.04.029.

M. Shengqiang, X. Jiandong, G. Shaoqiang, B. Yu, F. Hanguang, L. Ping, H. Zhifu, C. Wei, Microstructural evolution and mechanical properties of the aluminum-alloyed Fe-1.50 wt%B-0.40 wt%C high-speed steel, Materials Chemistry and Physics 199, 356 (2017); https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2017.07.023.

Y.G. Chabak, V.I. Fedun, K. Shimizu, V.G. Efremenko, V.I. Zurnadzhy, Phase-structural composition of coating obtained by pulsed plasma treatment using eroded cathode of T1 high speed steel, Problems of Atomic Science and Technology, 104(4), 100 (2016).

Yu. G. Chabak, K. Shimizu, V. G. Efremenko, M. A. Golinskyi, K. Kusumoto, V. I. Zurnadzhy, A. V. Efremenko, Microstructure and phase elemental distribution in high-boron multi-component cast irons, International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials, 29(1), 78 (2022); https://doi.org/10.1007/s12613-020-2135-8.

S. Son, J. Moon, K. Jongun, Hyeonseok, P. Asghari-Rad, H. Kato, H. Kim, V. Zherebtsov, Novel Co-Cu-based immiscible medium-entropy alloys with promising mechanical properties, Metals, 11, 238 (2021); https://doi.org/10.3390/met11020238.

B. Efremenko, A. Belik, Y. Chabak, H. Halfa, Simulation of structure formation in the Fe–C–Cr–Ni–Si surfacing materials, Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 12(92), 33 (2018); https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.124129.

B. N. Mordyuk, S. M. Voloshko, V. I. Zakiev, A. P. Burmak, V. V. Mohylko, Enhanced resistance of Ti6Al4V alloy to high-temperature oxidation and corrosion by forming alumina composite coating, J. Mater. Eng. Perform., 30(3), 1780 (2021); https://doi.org/10.1007/s11665-021-05492-y.

T. V. Loskutova, I. S. Pogrebova, V. G. Khyzhnyak, M. M. Bobina, N. S. Nikitina, Protective properties of a new type coatings involving titanium, chromium, aluminium, Materials Today: Proceedings, 6, 202 (2019); https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.10.095.