Compositional changes in carbide M7C3 upon annealing

• Autorzy: Palcut M. , Vach M. , Cicka R. , Janovec J.

Warianty tytułu

PL

Zmiana składu węglika typu M7C3 w czasie wyżarzania

• Konferencja: "Discussion Meeting on Thermodynamics of Alloys - TOFA 2008" (June 22-27, 2008; Kraków, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A lot of work was done on the structure of M7C3 in the past. It was found that this carbide contains an extremely high amount of defects and its structure can be interpreted either as a orthorormbic, hexagonal or trigonal crystal structure. Compositional studies, however, have not been done in detail yet. It has been, therefore, our intention to shed further light into the compositional evolution of carbide M7C3 upon annealing. Four Iow alloy steels 0.9Cr, 0.9Cr-0.25V, 2.5Cr-0.25V-0.4Mo, 0.9Cr-0.25V-0.4Mo (compositions given in mass percents) were annealed for 1000 - 5000 h at temperatures 773 - 993 K in evacuated capsules. Secondary phase particles extracted into carbon replicas were identified by the electron difFraction, and their compositions were determined by the energy dispersive x-ray spectroscopy. In parallel, changes in the Fe/Cr ratio for M7C3 were predicted using the thermodynamic-database program Thermo-Calc and plotted versus the bulk content of carbon, vanadium and chromium. It was shown that the Fe/Cr ratio increases with increasing bulk carbon content for all investigated steels and temperatures considered. On the other hand, it was predicted that the Fe/Cr ratio decreases with increasing bulk vanadium and chromium contents and increasing temperaturę. Molybdenum was found to stabilize the MC carbide, to reduce the molar fraction of M7C3 carbide and to decrease the values of Fe/Cr ratio in M7C3 at lower temperatures. The predictions were found to be in a good agreement with experimental observations, mainly for higher annealing temperatures. The only disagreement was found for the 2.5Cr-0.25V-0.4Mo steel.

PL

Tematyce struktury M7C3 poświęcono w przeszłości wiele prac. Stwierdzono, że węglik ten zawiera ekstremalnie dużą ilość defektów, a jego struktura może być interpretowana zarówno jako ortorombowa, heksagonalna lub trygonalna. Jednakże nie przeprowadzono dotychczas badań składu tej fazy. Tak więc, naszą intencją było rzucenie nowego światła na zmiany składu węglika M7C3 w trakcie wyżarzania. Cztery gatunki stali niskostopowych 0.9Cr, 0.9Cr-0.25V, 2.5Cr-0.25V-0.4Mo, 0.9Cr-0.25V-0.4Mo (składy podano w % wagowych) poddano wyżarzaniu w próżniowych kapsułach przez 1000 - 5000 godzin w temperaturach 773 - 993 K. Cząstki węglików ekstrahowano do repliki węglowej i identyfikowano za pomocą dyfrakcji elektronowej, a ich skład określono metodą spektroskopii dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego (EDX). Równolegle, korzystając z termodynamicznej bazy danych programu Thermo-Calc, obliczono prognozowane zmiany parametru Fe/Cr dla M7C3 i przedstawiono je graficznie jako zależności od całkowitej zawartości węgla, wanadu i chromu w stali. Pokazano, że parametr Fe/Cr wzrasta wraz ze wzrostem całkowitej zawartości węgla dla wszystkich zbadanych gatunków stali w rozpatrywanym zakresie temperatur. Z drugiej strony pokazano również, że następuje spadek wartości parametru Fe/Cr ze wzrostem całkowitej zawartości wanadu i chromu oraz obniżaniem temperatury wyżarzania. Stwierdzono, że molibden stabilizuje węglik MC, obniża udział molowy węglika M7C3, a dla najniższych temperatur obniża wartość współczynnika Fe/Cr. Obliczenia prognozujące, zwłaszcza dla wyższych temperatur wyżarzania, okazały się być w dobrej zgodności z obserwacjami eksperymentalnymi. Jedyną rozbieżność zaobserwowano dla stali 2.5Cr-0.25V-0.4Mo.

Słowa kluczowe

EN

carbide M7C3; composition; Cr-V-Mo steels; CALPHAD

PL

węglik M7C3; skład; stal Cr-V-Mo; CALPHAD

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 53, iss. 4
• Strony: 1157--1164
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Palcut M.

autor

Vach M.

autor

Cicka R.

autor

Janovec J.

• INSTITUTE OF MATERIALS SCIENCE, FACULTY OF MATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY, SLOVAK UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, 91724 TRNAVA, SLOVAKIA

Bibliografia

• [1] B. E. Peddle, C. A. Pickles, Canad. Metali. Quar-terly 40, 105 (2001).
• [2] V. Homolova, J. Janovec, M. Kusy, R. Moravcik, E. Illekova, P. Grgac, Canad. Meali. Quarterly 42, 89 (2003).
• [3] D. H. Jack, K. H. Jack, Mater. Sci. Engn. 11, 1 (1973).
• [4] J. P Morniroii, M. Khachfi, A. Courtois, M. Gantois, J. Mahy, D. VanDyck, J. Van-Landuyt, S. Amelinckx, Phil. Mag. A, 56, 93 (1987).
• [5] J. Janovec, Nature of alloy steel embrittlement, Veda, Bratislava 1999.
• [6] A. Vyrostkova, A. Kroupa, J. Janovec, M. Svoboda, Acta Mater. 46, 31 (1998).
• [7] A. Kroupa, A. Vyrostkova, M. Svoboda, J. Janovec, Acta Mater. 46, 39 (1998).
• [8] J. Janovec, A. Vyrostkova, M. Svoboda, A. Kroupa, H. J. Grabke, Metali. Mater. Trans. 35A, 751 (2004).
• [9] J. Janovec, A. Kroupa, M. Svoboda, A. Vyrostkova, H. J. Grabke, Canad. Metali. Quarterly 44, 219 (2005).
• [10] A. Westgren, Jernkont. Annlr. 119, 231 (1935).
• [11] R. Fruchart, M. A. Rouaull, Ann. Chim. 4, 143 (1969).
• [12] F. H. Herbstein, J. A. Snyman, Inorg. Chem. 3,894 (1964).
• [13] J. Y. Xie, N. X. Chen, J. Shen, L. Teng, S. Seetharaman, Acta Materialia 53, 2727 (2005).
• [14] J. P. Morniroli, E. Bauer-Grosse, M. Gantois, Phil. Mag. A, 48, 311 (1983).
• [15] A. Q. He, H. Q. Ye, G. VanTendeloo, K. H. K u o, Phil. Mag. A, 63, 1327 (1991).
• [16] M. A. Rouaull, P. Herpin, R. Fruchart, Ann. Chim. 5, 461 (1970).
• [17] S. D. Carpenter, D. Carpenter, Mater. Letters 57, 4456 (2003).
• [18] S. D. Carpenter, D. Carpenter, Mater. Letters 57, 4460 (2003).
• [19] B. Sundman, Thermo-Calc, version L, Royal Inst. Tech., Stockholm, 1997.
• [20] A. Kroupa, J. Havrankova, M. Coufalova, M. Svoboda, J. Vrestal, J. Phase Eąuilib. 22, 312 (2001).
• [21] A. Kroupa, personnal communication.
• [22] S. S. Batsanov, Zh. Neorg. Khim. 36, 3015(1991).